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加州大學(xué)伯克利分校的研究人員剛剛打破了另一項(xiàng)光伏效率記錄，這項(xiàng)成就可能會(huì)導(dǎo)致超輕型發(fā)動(dòng)機(jī)可以為無人機(jī)提供數(shù)天的動(dòng)力。


在過去的15年中，熱電轉(zhuǎn)換為電能的效率已經(jīng)停滯在23%。但是，突破性的物理洞察力使研究人員能夠?qū)⑦@種效率提高到29%。研究人員采用新穎的設(shè)計(jì)，目標(biāo)是通過應(yīng)用成熟的科學(xué)概念，在不久的將來達(dá)到50%的效率。

這一突破對(duì)目前依賴重型電池供電的技術(shù)具有重大意義。Thermophotovoltaics是一種超輕型替代動(dòng)力源，可以讓無人機(jī)和其他無人駕駛飛行器連續(xù)工作數(shù)天。它也可以用來為深空探測(cè)器供電幾個(gè)世紀(jì)，并最終用一個(gè)裝有信封的發(fā)電機(jī)的整個(gè)房子。

“Thermophotovoltaics結(jié)構(gòu)緊湊，效率極高，適用于各種應(yīng)用，從需要100瓦(如輕型無人駕駛飛行器)到100兆瓦(為36,000戶家庭提供電力)。 100兆瓦的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠規(guī)模龐大，“電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)(EECS)教授Eli Yablonovitch和論文的通訊作者說。

石墨帶(發(fā)光棒)加熱坐在它下面的熱光電池。圖片來源：加州大學(xué)伯克利分校的Luis M.PazosOut?n

根據(jù)Yablonovitch的說法，這一發(fā)現(xiàn)建立在他和學(xué)生2011年發(fā)表的工作基礎(chǔ)之上，該研究發(fā)現(xiàn)提高太陽能電池效率的關(guān)鍵不是吸收更多的光子(光)，而是發(fā)射光子。通過在光伏電池的背面添加高反射鏡，他們打破了當(dāng)時(shí)的效率記錄，并繼續(xù)在隨后的研究中這樣做。

“鏡子的作用是在太陽能電池內(nèi)產(chǎn)生致密的紅外發(fā)光光子氣體，這種現(xiàn)象會(huì)增加電壓，”Yablonovitch說。

最近，他的團(tuán)隊(duì)認(rèn)識(shí)到這面鏡子可以起到雙重作用。事實(shí)上，它解決了熱光電領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)之一：如何利用能量太少的熱(熱)光子來發(fā)電。事實(shí)證明，鏡子可以反射那些小光子來重新加熱熱源，為高能光子的產(chǎn)生和發(fā)電提供了第二次機(jī)會(huì)。這種現(xiàn)象導(dǎo)致前所未有的效率。

“即使我們只使用一個(gè)簡單的金鏡，我們也取得了破紀(jì)錄的成績?，F(xiàn)在，我們將在金色上方添加一層介電層，這將使我們的效率提高到36%，”Luis M. PazosOut?n說道。 ，EECS的博士后研究員和論文的主要作者之一。

“僅通過提高反射率，我們將獲得36%的效率。但通過對(duì)細(xì)胞進(jìn)行其他調(diào)整，使用科學(xué)文獻(xiàn)中的成熟技術(shù)，我們知道我們可以達(dá)到50%的效率，”Zunaid Omair，研究生研究員說。在EECS和論文的第一作者。“在我們的結(jié)果出爐之前，熱光電效率長期停滯在23%，所以從23%到29%是非常重要的。” 

原標(biāo)題：無人機(jī)將使用新型光伏發(fā)動(dòng)機(jī)飛行數(shù)天