反太阳能电池：夜间工作的光伏电池

假如太阳能电池在晚上工作怎么办?加州大学戴维斯分校电气和计算机工程系教授杰里米蒙迪(Jeremy Munday)说，这可不是开玩笑。实际上，根据蒙迪和研究生特里斯坦德佩(Tristan Deppe)撰写的一份概念文件，在理想条件下，经过特殊设计的光伏电池在夜间每平方米可以产生高达50瓦的功率，约为白天常规太阳能电池板的四分之一。该封面文章发表在2020年一月的ACS Photonics上。

蒙迪最近从马里兰大学加入加州大学戴维斯分校，他正在开发这些夜间太阳能电池的原型，这些太阳能电池可以产生少量电能。研究人员希望提高设备的功率输出和效率。

蒙迪说，这一过程与普通太阳能电池的工作过程相似，但相反。与周围环境相比较热的物体将以红外光的形式辐射热量。常规太阳能电池比太阳凉爽，因此吸收光。

太空则是非常寒冷，因此，假如您有一个温暖的物体并将其指向天空，它将向其辐射热量。数百年来，人们一直在使用这种原理进行夜间制冷。蒙迪说，在过去的五年中，人们对在白天可以做到这一点的设备(通过过滤掉阳光或避开太阳来向外辐射热量)产生了浓厚的兴趣。

通过散热来发电

还有另一种称为热辐射电池的设备，该设备通过向周围环境辐射热量来发电。研究人员已经探索使用它们来捕获发动机的废热。

(a)光伏(PV)电池和(b)热辐射(TR)电池的能带图和电流-电压曲线。关于PV电池，由太阳光辐射产生的过量电子和空穴将分别流向n型和p型半导体上的触点，从而在负载中产生负电流以用于发电。相反，在TR电池中，源自非辐射过程的热激发电子和空穴相反流动，因此正电流将流过负载并发电。

蒙迪说：我们正在考虑，假如我们将其中一种设备拿到温暖的地方并指向天空，那该怎么办?

指向夜空的这种热辐射电池会发出红外线，因为它比外太空温暖。

常规的太阳能电池通过吸收阳光来发电，这会导致设备两端出现电压并使电流流过。在这些新设备中，光会被发射，电流和电压的方向相反，但是仍然会产生能量。必须使用不同的材料，但是物理原理是相同的。

假如采取措施阻止直射的阳光或使其远离阳光，则该设备也能够在白天工作。由于这种新型太阳能电池可能会全天候运行，因此在昼夜循环中平衡电网是一个很有意思的选择。