新屋顶设备既能供电又可降温

新设备顶层是太阳能吸收器,底层的新材料执行冷却任务。图片来源:每日科学网

据美国每日科学网站近日报道,美国斯坦福大学科学家研制出一款屋顶设备,在收集太阳能的同时,还可将建筑物的红外辐射释放到太空,从而助建筑物降温。

据研究人员解释,物体发出红外辐射散热,大部分辐射通过大气中的粒子反射回地球,但有些辐射会逃逸进太空。如此一来,释放出足够多红外线辐射的表面,温度会比周围低,从而达到降温的目的。辐射冷却技术能反射大量红外线,可用作不会排放温室气体的“空调”。如果这种技术和太阳能技术能在同一个屋顶上“和平共存”,那它还有助提高太阳能电池的效率。

研究人员开发了一种结合辐射冷却与太阳能吸收技术的装置。该装置由辐射冷却器和位于其上的锗太阳能吸收器组成。在辐射冷却器中,氮化硅、硅和铝层封闭在真空中,以最大限度减少不必要的热损失。在波长8微米—13微米的中红外光范围内,太阳能吸收器和大气都是透明的,为辐射冷却器发出的红外辐射提供了通向太空的通道。

研究团队证明,该组合装置可同时提供24℃的太阳能加热和29℃的辐射降温,而且,太阳能吸收器通过阻挡太阳热量,还可改善辐射冷却器的性能。

虽然这项技术看起来很有前景,但研究第一作者、斯坦福大学前博士后研究员陈振(音译)认为,在将其用于商业用途之前还有很多工作要做。首先,由硒化锌制成的红外透明窗口仍然很昂贵;此外,太阳能吸收器和辐射冷却器也需要更便宜的高性能材料。尽管如此,最新研究表明,可再生能源具有更多的潜力。

陈振说:“我认为这项技术可能彻底改变目前的太阳能电池技术,如果我们的概念得到展示和推广,未来的太阳能电池将具备两个功能:供电和冷却。”

 
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