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2018-12-01吸熱制冷二合一 新型態太陽能電池誕生
588 期
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近年可再生能源相當受歡迎,如化石燃料的替代品之一──太陽能。然而,大自然仍為人類提供另一種的選擇,它的功能與太陽能相反,卻也是相當強大的能量來源,那就是「外太空」。
物體以人眼看不見的紅外線(infrared radiation)散發熱能,大部分的射線會通過大氣中的粒子反射回地球。反之,透過輻射進入外太空的其他射線,能使已發出足夠紅外線的物體表面溫度得以下降。此輻射冷卻(radiative cooling)技術也能作為一種空調替代品,且不會產生溫室氣體 排放的問題。換個角度想,若能讓太陽能與輻射冷卻2種技術在屋頂上和平共存,便能進一步提高太陽能電池的效率,避免電池過熱。
美國史丹佛大學(Stanford University)電子工程學系范汕洄(Shanhui Fan)等人組成團隊,將太陽能吸收與輻射冷卻技術合而為一,利用輻射冷卻器頂部的鍺太陽能吸收器,加上封閉在真空中的氮化矽、矽及鋁層,組成並開發出一種新的裝置,且能將整體溫度控制在24~29℃左右。太陽能吸收器和大氣在中紅外線範圍(mid-infrared range)內皆呈透明,使來自輻射冷卻器的紅外線能發射出去;而透過吸收器阻擋太陽光的功能,亦能提升輻射冷卻器的效率。
儘管將其開發為商業用途前,仍有很長一段路要走,然而這種「一機兩用」的太陽能電池型態,已然為可再生能源開創了新的局面。
Zhen Chen et al., Simultaneously and Synergistically Harvest Energy from the Sun and Outer Space,Joule, 2018