藉由輻射熱能原理,加州大學研發能在「晚上」發電的太陽能電池!

太陽能電池示意圖,非 Munday 研發的夜間發電太陽能電池。

「太陽能」電池,顧名思義,是一種靠陽光發電的裝置;然而加州大學的教授 Jeremy Munday 顛覆傳統認知,研發出一款能夠在「晚上」發電的太陽能電池。

Munday 將研究論文發表在 ACS Photonics 期刊上。

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這款太陽能電池,在夜間可藉由輻射電磁波發電

傳統太陽能電池藉由吸收陽光,將光能轉換為電能,但只要沒有陽光(晚上)或是陽光太弱(陰雨天),它就無法發電。而 Munday 的太陽能電池會在白天吸收陽光熱能,當夜晚來臨,太陽能電池的溫度就會高於環境溫度,放出熱能,並輻射出紅外光電磁波。

Munday 說明,傳統的太陽能電池會吸收陽光,產生電流;而這款新型的太陽能電池則是放出紅外光,同樣也產生電流,只不過電流與電位方向與傳統的太陽能相反。

它能紓緩電網的化石燃料與儲能需求,也可利用工廠的廢熱發電

為了降低化石燃料與核能的使用量,人類積極發展太陽能等再生能源;但太陽能的缺點是受限於環境而發電不穩定,晚上、陰雨天無法發電,陽光過強則是發電過剩,因此太陽能電網需要化石燃料電廠與儲能設施的支援。然而化石燃料會產生溫室氣體,儲能設施則是成本高昂。

因此,Munday 的太陽能電池為以上痛點提供解答。新款太陽能電池能夠在晚上發電,紓緩電網的化石燃料與儲能設備需求。此外,由於該太陽能電池是透過「放熱」發電,因此它也可以用工廠的廢熱發電,提升能源的使用效率。

但它發電功率低,只有傳統太陽能電池的 25%

然而,Munday 的太陽能電池還有不少限制有待突破。其中一個問題是發電功率,該電池的發電功率是每平方公尺 50 W,只有傳統太陽能電池的 25%。此外,雖然這款太陽能電池能在晚上發電,但它的原理是透過電池與環境的溫差發電,若連日陰雨天導致電池溫度不夠高,那它的發電功率也會大打折扣。

能讓這款太陽能電池發揮效用的地方,應該是加州等氣候乾燥、晴朗的地區,讓電池能夠在白天吸收足夠的熱能,到夜間持續發電,降低對化石燃料的需求,提升再生能源的占比。Munday 的團隊正在優化該電池,若未來它能順利商用,將有望提升再生能源的發電占比。

參考資料來源:
1.《ACS Publications》:〈Nighttime Photovoltaic Cells: Electrical Power Generation by Optically Coupling with Deep Space
2.《University of California》:〈Solar power at night?
3.《CNN》:〈A researcher designed ‘anti-solar’ panels that generate electricity in the dark of night
(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:PickPik CC Licensed

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