美國麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）日前宣布，開發(fā)出了將太陽能轉(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，將可見光等來自太陽的電磁波全部轉(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)換成特定波長的光，最后利用普通的太陽能電池接收這些光并轉(zhuǎn)換成電力。作為提高太陽能電池發(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)換成可見光的波長轉(zhuǎn)換技術(shù)，TPV可說是其中的一種，不過TPV不同于其他技術(shù)的是，也對可見光進行波長轉(zhuǎn)換。

現(xiàn)有的太陽能電池只能將支持太陽能電池帶隙的特定波長附近的光能轉(zhuǎn)換成電力。而TPV發(fā)電有望利用幾乎所有的太陽光能，因此“在理想情況下，可實現(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)研究機構(gòu)都在進行研究。不過MIT稱，“此前轉(zhuǎn)換效率最高也只有1％左右”，而該校此次開發(fā)的新方法實現(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，“通過技術(shù)改進，有望實現(xiàn)20％的轉(zhuǎn)換效率”。

此前效率無法提高的原因在于，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特定波長釋放CNT吸收的能量。

MIT試制的TPV發(fā)電用發(fā)射極的尺寸為1cm見方。按照750倍聚光鏡的效果照射模擬太陽光，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，發(fā)射極的面積越大熱損失就越小，轉(zhuǎn)換效率也會提高。因此，MIT將在不久的將來制作10cm見方的發(fā)射極并驗證其性能。（記者：野澤 哲生，《日經(jīng)電子》）