ソーラーパネルは、太陽光から直接発電する光電半導体シートです。 一定量の光があれば、光エネルギーは熱エネルギーに変換されます。 最近、スタンフォード大学の科学者たちは、暗闇の中でソーラーパネルが発電できる新しい技術を開発しました。
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Applied Physics Letters に掲載された論文によると、これは古典的なソーラー パネルのように機能し、日中太陽光を電気に変換します。 夜間には、埋め込まれた熱電発電機 (TEG) が「太陽電池と周囲環境の間の温度差から電力を回収」します。
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皆さんが知っているように、光子は物質の分子と衝突した後、運動エネルギーを分子に伝達し、運動エネルギーが上昇すると分子は熱を発生し始めます。 したがって、絶対零度以外の物体は赤外線を放射します。 赤外線の存在を感じられるのはその温熱効果だけですが、このプロセスは決して一方通行ではありません。
太陽放射は日中地球を加熱し、夜間には赤外線として放出されます。 科学者たちは、熱源から低温領域に放射される熱エネルギーを電気エネルギーに変換する、赤外線暗視ゴーグルと同じ材料で作られた熱放射ダイオードを開発しました。
研究者らは、電力変換器をコールドエンドからホットエンドに切り替えてソーラーパネルを製造する技術で、この技術が世界で初めて実現されたと述べた。ただし、この技術は1時間あたりでソーラーパネルの約10分の1しか発電できない。改良が続けば、将来的には人間や動物が発する熱だけで動作するデバイスを作ることも可能になるかもしれません。
この研究を主導したスタンフォード大学の電気技師、シャンフイ・ファン氏によると、彼らは熱電モジュールと呼ばれる断熱材を太陽電池に取り付けたという。 この材料は水力発電ダムのように機能し、熱流を吸収し、そこからエネルギーを生成します。
この技術は、日中の熱をラジエーターに閉じ込めることによって機能します。 その後、このエネルギーが自然に宇宙に放射されると、その一部は TEG と熱波長を捕捉する独自の素材によって捕捉されます。
この画期的な進歩にもかかわらず、このテクノロジーにはまだ多くの課題があります。 まず、夜間に生成される電力は、標準的なソーラーパネルの約 1000 W/平方と比較して、わずか 50 mW/平方です。 第二に、熱は比較的早く冷却されるため、生成された電力が減衰します。
しかし、この技術は刺激的であり、低電力アプリケーションや、LED の点灯、携帯電話やセンサーの充電など、信頼性の高い熱源がある場所で使用できる可能性があります。
