陳根：反向操作，讓太陽能電池在夜間發電_風聞

文/陳根

眾所周知，太陽能是當今社會一種大有前途的可再生電源，就太陽能發電方式來看，一種是光熱發電：光能—熱能—電能轉換方式；另一種則是光伏：光能—電能直接轉換方式。其中，光伏就是利用光電效應，將太陽能直接轉換成電能，轉換的基本裝置就是太陽能電池。

近日，新南威爾士大學（UNSW）的一個團隊，展示了他們從**“傳統太陽能電池的反面”產生的可測量的電力，成功使太陽能電池在夜間以逆向方式發電，**最終產生了約1/10的太陽能電池板的電量。

具體來看，太陽能電池工作原理的基礎，是半導體PN結的“光生伏特”效應。所謂光生伏特效應，簡單説，就是當物體受到光照時，其體內的電荷分佈狀態發生變化而產生電動勢和電流的一種效應。

當太陽光照射PN結時，在半導體內的電子由於獲得了光能而釋放電子，相應地便產生了電子-空穴對，並在勢壘電場的作用下，電子被驅向N型區，空穴被驅向P型區，從而使N區有過剩的電子，P區有過剩的空穴；於是，就在PN結的附近形成了與勢壘電場方向相反的光生電場。

光生電場的一部分抵消勢壘電場，其餘部分使P型區帶正電、N型區帶負電；於是就使得N區與P區之間的薄層產生的電動勢，即“光生伏打”電動勢。當接通外電路時，便有電能輸出。**但電能輸出的前提，**是天上下來的光子的熱能啓動了這個過程。

而這並不只是一個單向的過程。隨着我們星球的旋轉，太陽輻射在白天加熱了地球，但地球在涼爽的夜晚又將這些能量作為紅外光釋放出來。新南威爾士大學的一個研究小組就嘗試利用了這種流入較冷空氣的紅外光子。

該研究小組的裝置被稱為熱輻射二極管，它的工作原理基本上跟太陽能電池相反，其接受從地球（或任何其他熱源）向上輻射到較冷區域的熱能，另外還將跨越該温差的能量流轉化為電動勢，它是用一些用於紅外夜視鏡的相同材料建造而成。

新南威爾士大學光伏和可再生能源工程學院的講師和研究員Michael Nielson博士在一封電子郵件中介紹道：“在功能上，它確實是傳統太陽能電池的反面。但它仍使用一個半導體P-N結作為設備的核心（只是反向運行）。熱力學上我們可以通過光的發射而不是吸收來產生能量的想法對許多人來説可能是一個絆腳石，但很像太陽能電池，我們在這裏最終擁有的是一個熱引擎，區別在於將功率轉換器從冷端換到熱端。”

在未來，利用這項技術或許將幫助人們從任何當用熱像儀觀察到會發光的東西中產生能量。這可能包括從工業廢熱中收集能量，或甚至有可能創造出依靠人體自身熱量運行的仿生設備。

**當然，****研究團隊表示，這在很大程度上是一個早期步驟，顯然在優化和開發方面，他們還有很長的路要走。**不過他們希望商業世界能夠介入，以資助和推動下一階段的工作。