陽(yáng)光捕捉器

你可以利用太陽(yáng)能電池直接把陽(yáng)光轉(zhuǎn)為電力，也可以利用陽(yáng)光來(lái)加熱水，利用蒸氣驅(qū)動(dòng)渦輪。這都是已經(jīng)相當(dāng)成熟的技術(shù)，但理論上還有第三種方法，也就是直接利用陽(yáng)光的熱能。問(wèn)題在于，這種將陽(yáng)光轉(zhuǎn)為熱能再轉(zhuǎn)為電能的裝置，在陽(yáng)光直接照射下無(wú)法到達(dá)足夠高的溫度。原因是，根據(jù)熱力學(xué)定律，當(dāng)裝置的溫度明顯高于開(kāi)水時(shí)，它向外界散發(fā)熱量的速率必定會(huì)與它吸收外界熱量的速率持平。事實(shí)證明這很令人頭疼，因?yàn)檫@種直接轉(zhuǎn)換裝置需要攝氏700度才能發(fā)揮效率，沒(méi)有昂貴的聚光球面鏡根本無(wú)法到達(dá)此溫度。

不過(guò)，麻省理工學(xué)院的Peter Bermel團(tuán)隊(duì)相信自己找出了解決方法:他們發(fā)明了不需鏡面即可聚集陽(yáng)光能量的方法，可謂名符其實(shí)的“陽(yáng)光捕捉器”。Bermel博士提出的捕捉器是一層鎢箔片，面對(duì)太陽(yáng)的表面遍布極微小的凹洞，另一面則蝕刻為光子晶體結(jié)構(gòu)，并面朝以砷化銦鎵制成的特殊太陽(yáng)能電池。這些直徑0.75微米的凹洞，排列成間距0.8微米的網(wǎng)格，就是它們?cè)诓蹲饺展?。?dāng)裝置直直面對(duì)太陽(yáng)之時(shí)，大部分熱輻射會(huì)直接進(jìn)入底部由鎢吸收后隨即釋放。

另一面的光子晶體結(jié)構(gòu)則會(huì)強(qiáng)化特定頻率的紅外線(xiàn)，增加砷化銦鎵的吸收效率。標(biāo)準(zhǔn)的硅基太陽(yáng)能電池可以將28%的陽(yáng)光轉(zhuǎn)為電能，若增加球面鏡則可提升至31%，而根據(jù)Bermel博士的計(jì)算，這套系統(tǒng)的效率可達(dá)37%。下一步當(dāng)然就是進(jìn)行實(shí)測(cè)，但Bermel對(duì)自己的計(jì)算結(jié)果相當(dāng)有信心。

鎢曾經(jīng)大量用于電燈泡，但目前已逐漸過(guò)時(shí)，因?yàn)殒u絲會(huì)將太多電能轉(zhuǎn)為熱能而非光能；不過(guò)，把這個(gè)過(guò)程逆轉(zhuǎn)之后，不但可能會(huì)讓鎢重獲新生，還有機(jī)會(huì)協(xié)助解決再生能源短缺的問(wèn)題。