白天太陽源源不斷地為地球提供能量，而到了夜晚，地球則以紅外輻射的形式將熱量返還給寒冷的外太空。長期以來傳統(tǒng)的太陽能技術(shù)主要利用了前者，將白天的陽光轉(zhuǎn)化為電能。“夜間”太陽能發(fā)電僅僅停留在理論上。
最近澳大利亞新南威爾士大學(xué)光伏和可再生能源工程學(xué)院的兩位科學(xué)家研發(fā)出了一種新的設(shè)備，首次證明了夜間“太陽能”發(fā)電的可能，這項(xiàng)研究成果已經(jīng)發(fā)表在《ACS 光子學(xué)》期刊上。
“夜間”太陽能技術(shù)的核心器件仍然是半導(dǎo)體的P-N結(jié)，但功能、工作原理和運(yùn)行方向與傳統(tǒng)太陽能電池截然相反。通過接收從地球（或其他熱源）向上輻射到較冷區(qū)域的熱能，將跨越該溫差的能量流轉(zhuǎn)化為電動(dòng)勢。"發(fā)射式能量收集器"在理論上并非原創(chuàng)，2014 年就有科學(xué)家提出了這一理論，但這項(xiàng)最新研究首次證明了這一理論。
兩位科學(xué)家研發(fā)出了熱輻射二極管這種半導(dǎo)體設(shè)備，與夜視鏡中使用的材料成分類似，通過模擬夜間地球向太空輻射熱量，首次證明了這個(gè)過程中產(chǎn)生了可測量的功率。
這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用場景不僅限于在夜晚利用環(huán)境中的紅外輻射，未來可能有相當(dāng)廣泛的用途。
任何在熱像儀下發(fā)光，即發(fā)出紅外輻射能量的物體或多或少都可以應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，包括從工業(yè)廢熱中獲取能量，甚至可能用于制作仿生設(shè)備，利用人體自身產(chǎn)生的熱量，為人工心臟等植入式設(shè)備供電。
長遠(yuǎn)來看，這項(xiàng)技術(shù)可以幫助某些設(shè)備擺脫對電池的依賴，或者給電池充電。
不過這一技術(shù)尚處在初級階段，由于冷輻射發(fā)電能力比較有限，發(fā)電量僅僅為目前太陽能板的十萬分之一。
在溫差僅為12.5℃的情況下，每平方米的熱輻射電功率密度峰值僅為2.26毫瓦，估計(jì)輻射效率為1.8%。
不過研究者認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)僅僅是個(gè)開始，未來發(fā)電能力可能得到提高。“夜間”太陽能發(fā)電技術(shù)的后續(xù)研發(fā)和優(yōu)化還有很長的一段路要走，要想實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、降低這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用成本還需要時(shí)間，需要找到新的材料才能實(shí)現(xiàn)廣泛使用。
未來可能將光伏設(shè)備，或者今天廣泛使用的太陽能電池板和熱輻射二極管結(jié)合起來，用于“夜間太陽能”發(fā)電。
