麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)明了一種實(shí)驗(yàn)性的太陽能電池，它能大幅提高電池面板特定區(qū)域產(chǎn)生的能量，同時(shí)減少廢熱。更妙的是，當(dāng)科學(xué)家們談?wù)撈疬@種太陽能電池時(shí)——“利用我們自己未經(jīng)優(yōu)化的幾何結(jié)構(gòu)，我們可以在實(shí)際中打破肖克利-奎伊瑟效率極限（Shockley-Queisserlimit）”——這聽起來酷斃了。
肖克利-奎伊瑟效率極限當(dāng)然不是無中生有，它是太陽能電池能源轉(zhuǎn)換效率在理論上的最大值，大多數(shù)常見硅基太陽能電池的這個(gè)值在 32％左右。
我們可以通過一系列手段超越這個(gè)極限值，比如把電池堆疊放置。不過，據(jù)大衛(wèi)·比爾曼（David Bierman）稱——他是麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)中的博士生，前面的話正是出自他之口——更好的選擇是熱光伏電池（TPV，即先把陽光轉(zhuǎn)換成熱能，然后再輻射出更適合電池吸收的光波）。
聽起來不可思議？事情是這樣的：太陽能電池跟特定波長的光能夠產(chǎn)生最高的效率——也許紫外線的波長太短，而紅外線又太長，但讓我們假設(shè) 600 毫微米（橙色可見光）是最理想的波長。太陽只有一些廣譜輻射的波長在 600 毫微米上下，這限制了太陽能電池可以從輻射中吸收的能量數(shù)量——這就是肖克利-奎伊瑟效率極限的組成部分之一。
比爾曼及其團(tuán)隊(duì)所做的事情就是在太陽光和電池之間增加了一個(gè)步驟：一種經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的碳納米管結(jié)構(gòu)。“在整個(gè)彩色光譜上，碳納米管幾乎可以算作完美的吸收器。”比爾曼在麻省理工學(xué)院的 新聞稿中表示，“所有光子的能量都被轉(zhuǎn)換成了熱能。”
在通常情況下，我們不希望在太陽能電池上看到熱能，因?yàn)樗潜焕速M(fèi)掉的能量，而且可能影響電池的運(yùn)作。但在這里，熱能是無法逃逸的；相反，碳納米管結(jié)構(gòu)可以把熱能轉(zhuǎn)換回光，并使其擁有跟光伏電池配合的最佳波長。
其結(jié)果就是能源轉(zhuǎn)換效率的大幅增加，但這并不是唯一的好處。跟光不同，熱能可以非常方便地被儲存和移動。如果一整天的陽光都被轉(zhuǎn)換成熱能并儲存起來，它可以根據(jù)需要再轉(zhuǎn)換回光，比如說在夜間。換句話說，這項(xiàng)技術(shù)實(shí)際上就是把陽光儲存起來供以后使用。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了科學(xué)家的理論，而他們制作的原型熱光伏電池也達(dá)到了預(yù)期的效果。不過，這項(xiàng)技術(shù)目前仍然停留在實(shí)驗(yàn)室階段，批量制造復(fù)雜的碳納米管并非易事。所以，我們在今明兩年還無法用上這種熱光伏電池——但這項(xiàng)技術(shù)擁有巨大的潛力，它不大可能被束之高閣。
