在夜晚用“太陽”發(fā)電

　　太陽能是地球上最環(huán)保也相對穩(wěn)定的能源了，可是它有一個明顯的短板，那就是夜晚太陽落山后就“罷工”了，人類無法再利用它的能量。可是夜晚才是人們使用能源的高峰期，照明、供暖、制冷……方方面面都需要能源。有什么辦法讓人們在夜晚也能用上太陽能呢?

　　這個問題科學(xué)家思考了很多年，最近他們找到了一個答案：利用太陽留在地球上的余熱。太陽每時每刻都在向外釋放能量，其能量形式除了光能還有熱能，科學(xué)家要利用的就是太陽落山后留在地球上的熱能。

　　夏天，經(jīng)過一整個白天的太陽熱力洗禮，氣溫能夠達(dá)到三四十?dāng)z氏度，冬天熱帶地區(qū)的氣溫也有10攝氏度左右。可不要小看這幾十?dāng)z氏度，與太空溫度比較的話，將地球比作一個大火爐毫不為過。太空的“溫度”一般被認(rèn)為是-270℃，接近絕對零度，因此，一般情況下，地球與太空的溫差高達(dá)300℃。就像水從高處往低處流一樣，熱量也每時每刻從地球“流向”外太空，通過收集這些流動的熱量，科學(xué)家能夠?qū)⒅D(zhuǎn)換成電能。而且，得益于地球與太空的溫差十分巨大，即使是冬天的夜晚，這套用熱能發(fā)電的系統(tǒng)也不會受到很大的影響。

　　2014年，美國斯坦福大學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊制造了第一塊能在夜晚發(fā)電的“太陽能電池”。這塊“太陽能電池”的主要結(jié)構(gòu)與普通太陽能電池完全相同，它也同樣能在白天將光能轉(zhuǎn)換成電能。只是，“夜間太陽能電池”在吸收太陽光的電池板之外附上了一種能將熱量輻射出去的薄膜，這個薄膜能反射室外的太陽熱量，還能將建筑物內(nèi)部的遠(yuǎn)紅外光收集起來再將其發(fā)散出去。被發(fā)散出去的熱量會被電池中的嵌入式熱電發(fā)電機(jī)捕獲，將這些熱量轉(zhuǎn)換成電能。

　　遺憾的是，這一“夜間太陽能電池”的發(fā)電效率并不高，夜間產(chǎn)生的功率僅為每平方米50毫瓦，驅(qū)動一盞100瓦的燈泡就需要數(shù)千平方米面積的“夜間太陽能電池”。而且，到了晚上，“夜間太陽能電池”中存儲的熱量冷卻得比較快，導(dǎo)致電池所產(chǎn)生的電量會很快衰減甚至電量全無。因此，這個設(shè)備目前只適合安裝在晝夜溫差較大的地區(qū)，比如我國西北地區(qū)以及青藏高原。

　　科學(xué)家一直在不斷嘗試提高“夜間太陽能電池”的發(fā)電效率，有的科學(xué)家通過增加輻射熱量的薄膜層數(shù)，提高溫差來增加發(fā)電效率;有的科學(xué)家則另辟蹊徑，尋找其他吸收太陽“余熱”的方法，澳大利亞新南威爾士大學(xué)的科學(xué)家嘗試的就是第二種思路，他們研發(fā)出了一種名叫熱輻射二極管的設(shè)備，這個設(shè)備所使用的材料與夜視鏡的類似，但它不僅能“看清”夜色中不斷向外輻射的紅外能量，還能將之聚集在一起發(fā)電。

　　科學(xué)家在溫差為12.5℃的條件下測試了該設(shè)備的發(fā)電能力，其每平方米的發(fā)電效率為2.26毫瓦——與“前輩”相比，熱輻射二極管的發(fā)電效率遜色得多，不過它的優(yōu)勢是能收集所有物體輻射出的紅外能量，包括活著的生物發(fā)出的紅外線，將這些能量轉(zhuǎn)化成電能，因此它所產(chǎn)生的電能相對更加穩(wěn)定。

　　新生的夜間太陽能電池現(xiàn)在還十分稚嫩且弱小，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，它將如同白天發(fā)電的太陽能電池一樣，逐漸成長為人類能源大廈的支柱。