太阳能热光电池了解下 无人机连续飞几天不是梦

众所周知目前市场上大部分无人机的续航时间都不超过30分钟,那么如何然让无人机飞得更高、看得更远呢?有人想到了太阳能自发电。近日有美国科学家便研发出了全新的太阳能热光电池,由此一来无人机连续飞好几天不是梦。

那么这种神奇的电池便是今天的主角——太阳能热光电电池(thermophotovoltaics,STPV)。别看名字和太阳能电池像,但是太阳能热光电池的运作方法、结构乃至成本都和普通太阳能电池不一样。

STPV是由吸收层(absorber)、发射层(emitter)及最下方的太阳能电池组成。其中吸收层由纳米碳管组成,这些碳管将能够吸收所有的太阳能光。而吸收层在吸收阳光后,温度会逐渐攀升到超越1,000°C,这些能量最后会被传递到由矽或是稀土构成的放射层。这些放射层能精准控制电磁波特点并发射出特定波长给位于最下方的太阳能电池进行吸收,同时还会将任何不需要的波长反射回来。

▲正被石墨发光棒加热的STPV

美国加州大学伯克利分校团队相当看好STPV未来的应用前景,据研究人员表示,STPV结构精巧、效率高,适用于各种领域。小到无人机,大到可以为36,000户人家供电。同时据该团队多年前的研究指出,提高STPV效率的方法其实并不是让吸收层尽可能吸收更多的光,而是如何让发射层发射出更多的光子。也因此他们仍在不断尝试再太阳能电池背面装设反射镜以期望能够进一步提高转换效率。

另有研究人员表示,这些反射镜可以在太阳能电池内产生红外发光光子气体,进而提高电压。团队实验也指出,反射镜能利用光子气体重新加热,再次产生高能光子并提升发电量,大幅提高STPV效率。目前团队已经将热光电效率提高至29%,据称,研究人员在反射层上涂上一层电介质层(dielectric layer)后,其光热效率将能进一步增加至36%,如果未来能对太阳能电池再次进行改造的话,其光热效率将达到50%。

STPV作为一种被广泛看好的替代能源,如果未来解决掉了光热效率的问题的话将真正可以实现让无人机连续飞行好几天,甚至可以帮助太空探测器连续运行几世纪,或是以信封大小的太阳能热光电池便可满足多家住户的生活用电需求。

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