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无人机将使用新的光伏发动机飞行数日

要闻 2019-12-18 16:13:00

加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的研究人员刚刚打破了光伏发电效率的另一项记录,这一成就可能会催生一种可以为无人机提供数日动力的超轻发动机。

在过去的15年里,利用热伏特将热量转化为电能的效率一直停滞在23%。但一项突破性的物理发现使研究人员能够将这一效率提高到29%。利用一种新颖的设计,研究人员现在的目标是通过应用成熟的科学概念,在不久的将来达到50%的效率。

这一突破对目前依赖重电池供电的技术具有重大意义。热光电伏打是一种超轻的替代电源,可以让无人机和其他无人驾驶飞行器连续工作数天。几个世纪以来,它还可以为深空探测器提供动力,最终可以为整个房子提供一个信封大小的发电机。

他们的研究成果发表在本周的《美国国家科学院院刊》上。

他说:“热光电技术体积小,效率极高,适用范围很广,从只需要100瓦的轻型无人机,到为36000户家庭提供电力的100兆瓦。相比之下,一个100兆瓦的联合循环发电厂是巨大的。

根据Yablonovitch的说法,这一发现建立在他和学生们2011年发表的研究成果之上,他们发现提高太阳能电池效率的关键不是吸收更多的光子,而是释放它们。通过在光伏电池的背面安装一个高反射镜,他们打破了当时的效率记录,并在随后的研究中继续这样做。

石墨带(发光棒)加热位于其下的热光电池。(图片由路易斯·m . Pazos Outόn,加州大学伯克利分校)

Yablonovitch说:“镜子的作用是在太阳能电池内产生一种密集的红外发光光子气体,这是一种增加电压的现象。”

最近,他的团队意识到这面镜子有双重功能。事实上,它解决了热光电技术中最大的挑战之一:如何利用能量太少而不能发电的热光子。事实证明,镜子可以反射这些小光子来重新加热热源,为高能光子的产生和发电提供了第二次机会。这种现象导致了前所未有的效率。

“尽管我们只是使用了一面简单的金镜子,但我们已经取得了破纪录的成绩。”现在,我们将添加一个介电层高于黄金,这将会提高我们的效率36%,”路易斯·m . Pazos说Outόn,博士后在电和纸上的主要作者之一。

“通过增加反射率,我们将获得36%的效率。但是,通过对细胞进行其他调整,使用科学文献中已证明有效的技术,我们知道我们可以达到50%的效率。”“在我们得出结果之前,热光电效率在很长一段时间里停滞在23%,所以从23%到29%真的是一件大事。”

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