同時從太陽和外太空收獲可再生能源

斯坦福大學的科學家們首次證明，可以用一臺裝置同時收集來自太陽的熱量和來自外太空的寒冷。他們在11月8日發(fā)表在Joule期刊上的研究表明，用于收獲太陽能和太空能源的設備不會競爭土地空間，實際上可以幫助彼此更有效地運作。

可再生能源作為一種經濟有效的化石燃料替代品越來越受歡迎，太陽能頂級圖表成為全球最受歡迎的產品。但是還有另一個強大的能源開銷可以執(zhí)行相反的功能 - 外部空間。

“人們普遍認為太陽是一種完美的熱源，為人類提供地球上的人類，”該研究的第一作者陳振說，他是斯坦福在山風范集團的前博士后研究員，現在中國東南大學教授。“人們普遍認為大自然也為人類提供了外太空作為完美的散熱器。”

物體散發(fā)熱量作為紅外輻射 - 人眼看不到的一種光。大部分輻射通過大氣中的粒子反射回地球，但其中一些輻射進入太空，使得在紅外線范圍內發(fā)出足夠輻射的表面降至其周圍溫度以下。輻射冷卻技術反映了大量的紅外線，提供了一種不會排放溫室氣體的空調替代品。如果只有兩種技術可以在一個屋頂上和平共存，它還可以幫助提高太陽能電池的效率，從而減少更熱的太陽能電池。

陳和他的同事開發(fā)了一種將輻射冷卻與太陽能吸收技術相結合的設備。該裝置由位于輻射冷卻器頂部的鍺太陽能吸收器組成，氮化硅，硅和鋁層封閉在真空中，以最大限度地減少不必要的熱量損失。在太陽能吸收器和氣氛是透明的中紅外范圍的8-13微米，提供用于從所述輻射冷卻器紅外輻射的通道通過，從而使外空間。該團隊證明，該組合裝置可同時提供24°C的太陽能加熱和29°C的輻射冷卻，太陽能吸收器通過阻擋來自太陽的熱量來改善輻射冷卻器的性能。

“在屋頂上，我們想象一個光伏電池可以供電，而輻射冷卻器可以在炎熱的夏天讓房子降溫，”陳說。

雖然這項技術看起來很有希望，但Chen認為在將其擴展用于商業(yè)用途之前還有很多工作要做。雖然包封設備的真空可以相對容易地擴大規(guī)模，但是由硒化鋅制成的紅外透明窗口仍然太昂貴，并且太陽能吸收器和輻射冷卻器也可以由更便宜的高性能材料設計。Chen認為測試光伏電池在太陽能吸收器中的使用也很重要- 這一想法尚未得到證實。但是，盡管存在所有這些實際挑戰(zhàn)，該團隊相信這項研究表明可再生能源具有比以前想象的更多的屋頂潛力。

“我認為這項技術可能會徹底改變目前的太陽能電池技術，”陳說。“如果我們的概念得到展示和擴大，未來的太陽能電池將具備兩個功能：電力和冷卻。”