美國(guó)麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）日前宣布，開(kāi)發(fā)出了將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電力的新方法（英文發(fā)布資料、論文）。這是一種叫作熱光伏（thermophotovoltaic：TPV）發(fā)電的技術(shù)。

TPV發(fā)電的設(shè)想是，將可見(jiàn)光等來(lái)自太陽(yáng)的電磁波全部轉(zhuǎn)換成熱量，然后經(jīng)由叫作“發(fā)射極”（Emitter）的固體元件將這些熱量轉(zhuǎn)換成特定波長(zhǎng)的光，最后利用普通的太陽(yáng)能電池接收這些光并轉(zhuǎn)換成電力。作為提高太陽(yáng)能電池發(fā)電效率的技術(shù)，有關(guān)方面正在研究只將紫外線和紅外線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)，TPV可說(shuō)是其中的一種，不過(guò)TPV不同于其他技術(shù)的是，也對(duì)可見(jiàn)光進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。

現(xiàn)有的太陽(yáng)能電池只能將支持太陽(yáng)能電池帶隙的特定波長(zhǎng)附近的光能轉(zhuǎn)換成電力。而TPV發(fā)電有望利用幾乎所有的太陽(yáng)光能，因此“在理想情況下，可實(shí)現(xiàn)80％以上的轉(zhuǎn)換效率”（MIT）。

TPV發(fā)電的構(gòu)想在10多年以前就有了，全球的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行研究。不過(guò)MIT稱(chēng)，“此前轉(zhuǎn)換效率最高也只有1％左右”，而該校此次開(kāi)發(fā)的新方法實(shí)現(xiàn)了3.2％的轉(zhuǎn)換效率，是以往三倍多，找到了提高轉(zhuǎn)換效率的途徑，“通過(guò)技術(shù)改進(jìn)，有望實(shí)現(xiàn)20％的轉(zhuǎn)換效率”。

此前效率無(wú)法提高的原因在于，很難從處于熱狀態(tài)的電磁波中只獲得特定波長(zhǎng)的輻射。以前一直嘗試采用部分稀土元素、特殊量子阱和光子晶體等構(gòu)成發(fā)射極。

此次，MIT作為發(fā)射極使用了雙層結(jié)構(gòu)的材料，由多層碳納米管（CNT）與采用Si/SiO2的一維光子晶體構(gòu)成。多層CNT可高效率吸收光線和紅外線。光子晶體起到的作用是通過(guò)特定波長(zhǎng)釋放CNT吸收的能量。

MIT試制的TPV發(fā)電用發(fā)射極的尺寸為1cm見(jiàn)方。按照750倍聚光鏡的效果照射模擬太陽(yáng)光，將發(fā)射極加熱至962℃后，獲得了3.2％的轉(zhuǎn)換效率。

MIT預(yù)測(cè)，發(fā)射極的面積越大熱損失就越小，轉(zhuǎn)換效率也會(huì)提高。因此，MIT將在不久的將來(lái)制作10cm見(jiàn)方的發(fā)射極并驗(yàn)證其性能。（記者：野澤 哲生，《日經(jīng)電子》）