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如何讓無(wú)人機(jī)連續(xù)飛行多天還能自發(fā)電？

2019-07-30 09:28

7月30日消息眾所周知目前市場(chǎng)上大部分無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間都不超過(guò)30分鐘，那么如何然讓無(wú)人機(jī)飛得更高、看得更遠(yuǎn)呢？有人想到了太陽(yáng)能自發(fā)電。近日有美國(guó)科學(xué)家便研發(fā)出了全新的太陽(yáng)能熱光電池，由此一來(lái)無(wú)人機(jī)連續(xù)飛好幾天不是夢(mèng)。

那么這種神奇的電池便是今天的主角——太陽(yáng)能熱光電電池（thermophotovoltaics，STPV）。別看名字和太陽(yáng)能電池像，但是太陽(yáng)能熱光電池的運(yùn)作方法、結(jié)構(gòu)乃至成本都和普通太陽(yáng)能電池不一樣。

STPV是由吸收層（absorber）、發(fā)射層（emitter）及最下方的太陽(yáng)能電池組成。其中吸收層由納米碳管組成，這些碳管將能夠吸收所有的太陽(yáng)能光。而吸收層在吸收陽(yáng)光后，溫度會(huì)逐漸攀升到超越1，000°C，這些能量最后會(huì)被傳遞到由矽或是稀土構(gòu)成的放射層。這些放射層能精準(zhǔn)控制電磁波特點(diǎn)并發(fā)射出特定波長(zhǎng)給位于最下方的太陽(yáng)能電池進(jìn)行吸收，同時(shí)還會(huì)將任何不需要的波長(zhǎng)反射回來(lái)。

▲正被石墨發(fā)光棒加熱的STPV

美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校團(tuán)隊(duì)相當(dāng)看好STPV未來(lái)的應(yīng)用前景，據(jù)研究人員表示，STPV結(jié)構(gòu)精巧、效率高，適用于各種領(lǐng)域。小到無(wú)人機(jī)，大到可以為36，000戶(hù)人家供電。同時(shí)據(jù)該團(tuán)隊(duì)多年前的研究指出，提高STPV效率的方法其實(shí)并不是讓吸收層盡可能吸收更多的光，而是如何讓發(fā)射層發(fā)射出更多的光子。也因此他們?nèi)栽诓粩鄧L試再太陽(yáng)能電池背面裝設(shè)反射鏡以期望能夠進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)換效率。

另有研究人員表示，這些反射鏡可以在太陽(yáng)能電池內(nèi)產(chǎn)生紅外發(fā)光光子氣體，進(jìn)而提高電壓。團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)也指出，反射鏡能利用光子氣體重新加熱，再次產(chǎn)生高能光子并提升發(fā)電量，大幅提高STPV效率。目前團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將熱光電效率提高至29％，據(jù)稱(chēng)，研究人員在反射層上涂上一層電介質(zhì)層（dielectric layer）后，其光熱效率將能進(jìn)一步增加至36％，如果未來(lái)能對(duì)太陽(yáng)能電池再次進(jìn)行改造的話(huà)，其光熱效率將達(dá)到50％。

STPV作為一種被廣泛看好的替代能源，如果未來(lái)解決掉了光熱效率的問(wèn)題的話(huà)將真正可以實(shí)現(xiàn)讓無(wú)人機(jī)連續(xù)飛行好幾天，甚至可以幫助太空探測(cè)器連續(xù)運(yùn)行幾世紀(jì)，或是以信封大小的太陽(yáng)能熱光電池便可滿(mǎn)足多家住戶(hù)的生活用電需求。

無(wú)人機(jī)