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太陽能熱光電池了解下無人機(jī)連續(xù)飛幾天不是夢

來源：IT之家　2019-07-30 09:20:09

眾所周知目前市場上大部分無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間都不超過30分鐘，那么如何然讓無人機(jī)飛得更高、看得更遠(yuǎn)呢?有人想到了太陽能自發(fā)電。近日有美國科學(xué)家便研發(fā)出了全新的太陽能熱光電池，由此一來無人機(jī)連續(xù)飛好幾天不是夢。

那么這種神奇的電池便是今天的主角——太陽能熱光電電池(thermophotovoltaics，STPV)。別看名字和太陽能電池像，但是太陽能熱光電池的運(yùn)作方法、結(jié)構(gòu)乃至成本都和普通太陽能電池不一樣。

STPV是由吸收層(absorber)、發(fā)射層(emitter)及最下方的太陽能電池組成。其中吸收層由納米碳管組成，這些碳管將能夠吸收所有的太陽能光。而吸收層在吸收陽光后，溫度會逐漸攀升到超越1,000°C，這些能量最后會被傳遞到由矽或是稀土構(gòu)成的放射層。這些放射層能精準(zhǔn)控制電磁波特點(diǎn)并發(fā)射出特定波長給位于最下方的太陽能電池進(jìn)行吸收，同時(shí)還會將任何不需要的波長反射回來。

▲正被石墨發(fā)光棒加熱的STPV

美國加州大學(xué)伯克利分校團(tuán)隊(duì)相當(dāng)看好STPV未來的應(yīng)用前景，據(jù)研究人員表示，STPV結(jié)構(gòu)精巧、效率高，適用于各種領(lǐng)域。小到無人機(jī)，大到可以為36,000戶人家供電。同時(shí)據(jù)該團(tuán)隊(duì)多年前的研究指出，提高STPV效率的方法其實(shí)并不是讓吸收層盡可能吸收更多的光，而是如何讓發(fā)射層發(fā)射出更多的光子。也因此他們?nèi)栽诓粩鄧L試再太陽能電池背面裝設(shè)反射鏡以期望能夠進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)換效率。

另有研究人員表示，這些反射鏡可以在太陽能電池內(nèi)產(chǎn)生紅外發(fā)光光子氣體，進(jìn)而提高電壓。團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)也指出，反射鏡能利用光子氣體重新加熱，再次產(chǎn)生高能光子并提升發(fā)電量，大幅提高STPV效率。目前團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將熱光電效率提高至29%，據(jù)稱，研究人員在反射層上涂上一層電介質(zhì)層(dielectric layer)后，其光熱效率將能進(jìn)一步增加至36%，如果未來能對太陽能電池再次進(jìn)行改造的話，其光熱效率將達(dá)到50%。

STPV作為一種被廣泛看好的替代能源，如果未來解決掉了光熱效率的問題的話將真正可以實(shí)現(xiàn)讓無人機(jī)連續(xù)飛行好幾天，甚至可以幫助太空探測器連續(xù)運(yùn)行幾世紀(jì)，或是以信封大小的太陽能熱光電池便可滿足多家住戶的生活用電需求。

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