澳大利亚科学家研发出反向太阳能电池板，可在夜间产生电能 在全球范围内，太阳能在过去几十年里呈指数级增长，其成本大幅下降，需求也随之增加。据估计，2025 年全球新增的太阳能发电量比 2024 年增加了三分之一，这标志着新增发电能力达到了相当可观的规模。然而，尽管可再生能源的成本低廉且前景乐观，但其迅速增加也存在一些显著的缺陷——最突出的是缺乏相应的电网和传输基础设施的同步建设，以及太阳能和风能的波动性，这两者都对全球能源安全构成了重大威胁。 与化石燃料不同，化石燃料产量可以随意调控以满足需求；而太阳能和风能则受制于人类无法控制的自然因素。太阳能电池板的生产速度取决于日照时长和阳光质量，而最高效的生产时段往往与需求高峰时段不一致。 但澳大利亚的一组科学家正在研究一种解决方案，旨在解决这一问题，他们正在研发一种新型太阳能电池板，这种电池板能够在夜间工作。这是一种逆向的太阳能电池板，其工作原理是发光而非吸收光线。它并非通过光伏效应来捕获阳光，而是利用一种名为热辐射二极管的半导体，这种二极管能够将热能转化为能量。这些设备所利用的热能是太阳能，但它是通过地球在阳光照射期间吸收的热量来获取的，而在太阳落山后，这些热量还会以红外线的形式释放出来。 “如果你在夜晚观测地球，用红外摄像机拍摄下来的画面将会是地球在发光。”领导开发这些热辐射“太阳能电池板”研究团队的新南威尔士大学（UNSW）教授内德·埃金斯-道克斯说道。“实际上，地球正在向寒冷的宇宙空间散发热量。”他补充道。他的团队的目标是捕获这些热量，并将其转化为一种可用且可靠的能源来源。 从更科学的角度来讲，“太阳能电池是通过吸收来自较热物体（即太阳）的光子来产生电流的，而热辐射二极管则是通过向较冷的环境中发射红外光子来产生电流的。” Nature Portfolio的一篇相关文章解释道。“只要热辐射二极管比其周围环境温度高，它就会发射红外辐射并产生电能。” 新南威尔士大学的研究团队是在之前美国哈佛大学和斯坦福大学所开展的热辐射二极管研究及模型研究的基础上进行的进一步探索。新南威尔士大学的团队在此基础上继续深入研究，并于 2022 年首次成功使用其中一种设备“直接展示了电能”。 此后这项研究不断取得进展，但仍远未达到与传统太阳能相媲美的水平。“截至目前，该设备所能产生的电量非常少——大约只有传统太阳能电池板的十分之一。”据美国有线电视新闻网报道。 在不远的将来，这些二极管能够为小型设备提供夜间电力供应，从而替代电池或用于为其充电。“很多人会在夜间保持 WiFi 开启，并为手机充电，”埃金斯-道克说，“夜间存在一个微弱的电负荷，而热辐射二极管未来或许能够帮助解决这一问题。” 但将来有一天，这类热辐射型二极管半导体可能会有更广泛的应用，用于为环绕地球运行的卫星提供动力。这些卫星在光与暗之间会以相对较快的周期转换——大约每 45 分钟一次——而将热辐射型二极管安装在这些卫星上，能够在它们远离阳光照射且处于太空极度寒冷温度的情况下为其提供动力。