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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

Author 作者 編輯部
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