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[2011.12.31] 太阳能——建造一个更好的阳光圈

2012-1-4 21:31| 发布者: Somers| 查看: 8763| 评论: 3|原作者: 王紫珊

摘要: 一个新奇的方法也许可以帮助提高太阳能利用效率
太阳能

建造一个更好的阳光圈

一个新奇的方法也许可以帮助提高太阳能利用效率
063 Science and technology - Solar power.mp3
Dec 31st 2011 | from the print edition


要从阳光中直接转化获得电力,可以使用一个硒电池。或者你可以使用阳光的热量烧水,然后用烧水获得的水蒸气来驱动涡轮。这两种是现有的科技。但是,理论上,还有第三种方法:直接使用这些热能而不用蒸汽或者涡轮。这种方法,不像标准的太阳能电池(只对一些特定频率的光线敏感),可以将几乎所有入射的能量转化。甚至,不像烧水的方法,不需要复杂的机械装置。一旦设立,这个系统仅仅需要很少的照料即可运行。

可惜,这种把阳光转化成热能进而转化成电能的装置,在接触直射未凝聚的太阳光后,不会带来比沸水更高的温度。原理是即使在比这个高的多的温度,根据热力学原理指示,热量吸收的速度要比释放的快的多。这个原理被证明是可疑的,因为这样的直接转化需要达到700度的高温才能达到完全效率,并且必须使用极为昂贵的抛物线型的镜子来把这些入射光集中。

美国马萨诸塞理工大学的彼得.伯梅尔及其同事认为他们已经找到了解决这一难题的办法。就像他们在纳米研究快报上发表的,他们发明了一种可以不需要镜子集中光线就可以集中热能的办法。不夸张的说,是个阳光圈。

伯梅尔博士提议的陷阱是经过复杂处理的一片薄薄的金属钨(一种隔热金属)。面对太阳的一面被只能用显微镜观察的坑洼覆盖。另外一面,是一种由铟镓砷化物材料制成的特别的电池,被雕塑成一种光子晶体结构,使之选择性的以最易被电池吸收的频率发散红外线辐射。这两种表面都可以用生产计算机集成块的照相平版印刷法创造。

这些凹陷,直径是一个微米的四分之三,三个微米深,按照五分之四个微米距离分格,形成阳光的陷阱。当这个装置排列好,那些凹陷都直接面对阳光,大部分的涉入辐射会集中到凹陷底部。在此,都被钨吸收了。根据热电学需求原理,被迅速的再辐射。

热辐射来自一个个凹陷内部,然而,极有可能阳光在逃离至外部世界之前就遭遇到凹陷的外壁。如果是这样,整个吸收和阳光再辐射的过程就会继续循环。结果就是钨凹陷变的比一片平面金属可以承受的最高温还热。

把这种高温转化成电能,就是用电子晶体直接把高温导向太阳能电池。这是一个规律的集合模式在钨表面蚀刻。目的是增强红外线以一定频率发散并且抑制他们内部发散。

方法就是通过调整这个模式的细节来协调这些晶体,使得尽量多的发散能量按照铟镓砷化物能获得的最有效的频率发散。这个获得太阳能的过程能够让电子在材料内部释放并且产生电流。

根据伯梅尔博士的计算,这一系列反应的结果可以把37%的阳光转化成电能。对比未经显微镜集中入射阳光的,目前最高效率能转化28%的标准硅基太阳能电池,31%的比率是一个极为显著的进步。下一步,当然是试验这个理论是否能实际运用,不过伯梅尔博士似乎对他的计算非常有信心。

钨材料大都用在制造白炽灯丝。这已经过时了,因为电能通过钨传递大部分转化成热能而不是光能。这非常讽刺,把这个过程回推可能不仅仅使钨金属获得新生,可能更能解决世界上缺乏新兴可再生能源的问题。

全文来自《经济学人》杂志


 
 
感谢译者 柳刀儿 点击此处阅读双语版



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最新评论

引用 appear11cn 2012-1-5 14:11
几个小小疑问和作者探讨一下
photovoltaic cell 我觉得这个可不可以说成是光电池?
suntrap我想是不是翻译成阳光收集器更确切一些 同样的,trap和trapping是不是可以翻译为收集器和收集?
they shed heat as fast as they absorb it.散热的速度和吸收热量的速度一样快。
钨的话,我觉得不太隔热 只是耐热而已吧
the pitted tungsten 说成表面不平的钨 会更通顺一些?

引用 逸之 2012-1-6 21:54
第四段,trap 翻译成 陷阱?  直接翻成圈?
最后一句可能不仅仅。。。 可能更能。。。听起来有点怪。。。  
改成可能不仅。。。还能。。。?
个人意见,呵呵~~~
引用 www.57rz.com 2012-1-15 11:56
现在太阳能的利用率确实比较低,存在非常大的发展空间。

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