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編者按：目前太陽能通常只能將可見光轉(zhuǎn)換利用，而波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外光卻無法被利用，近日，美國萊斯大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)指出可利用納米碳管將紅外光發(fā)散出的熱能轉(zhuǎn)換為光能再加以利用轉(zhuǎn)換成電能，通過壓縮并轉(zhuǎn)換熱能，將提高轉(zhuǎn)換效率達(dá)至80%以上。

太陽能板無法轉(zhuǎn)換所有的光，像是晶體硅太陽能就只能吸收近紅外光、可見光及紫外光，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外光則完全無法吸收，其余能量會(huì)轉(zhuǎn)為熱，而最近美國萊斯大學(xué)研究指出，通過神奇材料納米碳管，我們可將太陽能“廢熱”轉(zhuǎn)換成電池能吸收的窄帶寬光線，進(jìn)而將轉(zhuǎn)換效率提高至80%以上。


提升太陽能轉(zhuǎn)換效率并不容易，目前太陽能技術(shù)大多以轉(zhuǎn)換可見光為主，紅外光時(shí)常被忽略進(jìn)而浪費(fèi)，也因?yàn)榫w硅物理特性，只能將等同于近紅外光的較低能量轉(zhuǎn)換成電，其余轉(zhuǎn)為熱，因此太陽能理論轉(zhuǎn)換效率最高僅29.3%左右。

因此有不少科學(xué)家為了提高轉(zhuǎn)換效率，不是改用其他光電材料，就是都希望能將紅外光轉(zhuǎn)換成太陽能板可吸收的光譜，而美國萊斯大學(xué)的方法也差不多，他們看好太陽能產(chǎn)生的“熱”，想要利用納米碳管將廢熱再利用，進(jìn)而提升太陽能板性能。

簡(jiǎn)單來說，他們想捕捉太陽能板產(chǎn)生的熱輻射：“熱光子（Thermal photons）”，萊斯大學(xué)材料科學(xué)與納米工程系教授河野淳一郎（Kono Junichiro）指出，熱光子是物體散發(fā)出來的紅外線，就好比如果人們用熱成像來觀察某物體，就會(huì)發(fā)現(xiàn)他們正在發(fā)光，相機(jī)就是在捕捉這些光子。

幾乎所有的熱輻射都是由不同頻率的紅外線組成，但就如同上面所說，目前的太陽能板無法轉(zhuǎn)換所有的紅外線，河野教授指出，通常熱輻射為寬波段，團(tuán)隊(duì)得將光轉(zhuǎn)換成較窄的波段，才能加以便用。

對(duì)此萊斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)為了捕捉太陽能板產(chǎn)生的中波紅外光，研制出芯片般薄的納米碳管薄膜，其中納米碳管導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、材料強(qiáng)度都比硅還要高，可承受700度高溫，自1991年發(fā)現(xiàn)至今，它一直都是備受矚目的神奇材料之一，能在晶體管、鋰離子電池、超級(jí)電容、太陽能蒸餾等等的研究中發(fā)現(xiàn)它們的身影。


在該研究中，團(tuán)隊(duì)在有如芯片大小的納米碳管薄膜上刻出亞微米級(jí)模槽，電機(jī)工程助理教授Gururaj Naik表示，納米碳管吸收熱光子后，就能加以控制，再傳變成窄帶寬光線。簡(jiǎn)言之，熱光子可以從任何入口進(jìn)來，但出口只有一個(gè)。

團(tuán)隊(duì)并不是直接將熱能轉(zhuǎn)換成電，而是將熱能轉(zhuǎn)換成光，最后再用來發(fā)電，Naik表示，通過壓縮并轉(zhuǎn)換熱能，將能提高轉(zhuǎn)換效率，理論上轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)80%。

理論轉(zhuǎn)換效率高達(dá)80%聽起來是種天方夜譚，但這也不是第一個(gè)對(duì)納米碳管寄給重望的團(tuán)隊(duì)，美國太陽能公司NovaSolix公司希望可運(yùn)用納米碳管與整流天線（rectifying antenna）技術(shù)來打造全新的太陽能板，整流天線可以將無線電波與紅外光轉(zhuǎn)換成直流電，因此善加利用整流天線的特性，并結(jié)合納米碳管技術(shù)，或許能突破極限來吸收可見光，其理論轉(zhuǎn)換效率甚至可達(dá)到90%。

而未來這兩種技術(shù)是否真的能抵達(dá)如此瘋狂的境界，還需要再進(jìn)一步觀察。

原標(biāo)題：用納米碳管轉(zhuǎn)換太陽能“廢熱”，理論轉(zhuǎn)換效率有望達(dá)80%