黑體輻射提高太陽能電池效率

黑體是一種理想化的材料，可以吸收照到它上面的所有輻射，在發(fā)出輻射時，材料在不同的溫度會形成不同的極限，超材料作為一個特殊類型，報道很多，它們能表現(xiàn)出負折射率（negativerefractionindex），因為這一特點，它們可以使光線彎曲，繞過一個空間或物體，這就可以制成報道很多的“隱形斗篷”。但是，設計師的超材料很有潛力，遠遠超出可見光范圍。他們可以定制，以各種精心調(diào)制的形式響應輻射，而且，要感謝杜克大學（DukeUniversity）的研究小組，這些響應中的一種，會極大地沖擊熱光電（thermophotovoltaics）和其他能量轉(zhuǎn)換技術(shù)。

這個研究小組已經(jīng)證明，可以使用超材料設計發(fā)射“黑體”輻射（BlackbodyRadiation），效率超越自然的極限，就是材料因溫度影響而形成的極限。這意味著更好的能量轉(zhuǎn)換效率，可用于一些產(chǎn)品，如光伏和可能的余熱利用。

“黑體”（Blackbody）是一種理想化的材料，可以吸收照到它上面的所有輻射，無論波長是多少。它也會發(fā)出這些能量，這要依賴這種材料的溫度。黑體在自然界并不存在，這很遺憾，因為它們確實有效率，原因是它們能達到一種平衡。射入的時候是電磁輻射，發(fā)出來就是熱輻射，或“黑體輻射”。這是指理想的情況而言。

超材料發(fā)出的黑體輻射，來源：杜克大學

杜克大學的團隊已經(jīng)表明，使用超材料，也就是自然界找不到的人造材料，他們可以量身定制這種黑體輻射，這有各種方式，其中包括一些方式，可以改變一種材料天然具有的效率。換句話說，一種給定的材料可以發(fā)出的輻射有一個自然極限，這一極限取決于這種材料的溫度。但杜克大學的團隊已經(jīng)表明，它的超材料發(fā)出輻射的效率，可以超越天然屬性應能達到的極限。

新型超材料帶來一些技術(shù)，可以利用工業(yè)生產(chǎn)過程或其他發(fā)熱體的余熱，具有前所未有的效率。或者，它們可以制成熱光電電池，這種電池可以調(diào)整發(fā)射的光子，匹配電池上半導體的帶隙（bandgap），使能量轉(zhuǎn)換具有更高的效率。