如果太陽能電池在晚上工作怎么辦?加州大學戴維斯分校電氣和計算機工程系教授杰里米·蒙迪(Jeremy Munday)說，這可不是開玩笑。實際上，根據蒙迪和研究生特里斯坦·德佩(Tristan Deppe)撰寫的一份概念文件，在理想條件下，經過特殊設計的光伏電池在夜間每平方米可以產生高達50瓦的功率，約為白天常規太陽能電池板的四分之一。該封面文章發表在2020年1月的ACS Photonics上。

蒙迪最近從馬里蘭大學加入加州大學戴維斯分校，他正在開發這些夜間太陽能電池的原型，這些太陽能電池可以產生少量電能。研究人員希望提高設備的功率輸出和效率。

蒙迪說，這一過程與普通太陽能電池的工作過程相似，但相反。與周圍環境相比較熱的物體將以紅外光的形式輻射熱量。常規太陽能電池比太陽涼爽，因此吸收光。

太空則是非常寒冷，因此，如果您有一個溫暖的物體并將其指向天空，它將向其輻射熱量。數百年來，人們一直在使用這種原理進行夜間制冷。蒙迪說，在過去的五年中，人們對在白天可以做到這一點的設備(通過過濾掉陽光或避開太陽來向外輻射熱量)產生了濃厚的興趣。

通過散熱來發電

還有另一種稱為熱輻射電池的設備，該設備通過向周圍環境輻射熱量來發電。研究人員已經探索使用它們來捕獲發動機的廢熱。

(a)光伏(PV)電池和(b)熱輻射(TR)電池的能帶圖和電流-電壓曲線。對于PV電池，由太陽光輻射產生的過量電子和空穴將分別流向n型和p型半導體上的觸點，從而在負載中產生負電流以用于發電。相反，在TR電池中，源自非輻射過程的熱激發電子和空穴相反流動，因此正電流將流過負載并發電。

蒙迪說：“我們正在考慮，如果我們將其中一種設備拿到溫暖的地方并指向天空，那該怎么辦?”

指向夜空的這種熱輻射電池會發出紅外線，因為它比外太空溫暖。

“常規的太陽能電池通過吸收陽光來發電，這會導致設備兩端出現電壓并使電流流過。在這些新設備中，光會被發射，電流和電壓的方向相反，但是仍然會產生能量。必須使用不同的材料，但是物理原理是相同的。”

如果采取措施阻止直射的陽光或使其遠離陽光，則該設備也能夠在白天工作。由于這種新型太陽能電池可能會全天候運行，因此在晝夜循環中平衡電網是一個很有意思的選擇。