雷鋒網(wǎng)按：據(jù)日本媒體報(bào)道，日本國(guó)際尖端技術(shù)綜合研究所日前開(kāi)發(fā)出在漆黑環(huán)境也能發(fā)電的光伏電池。該電池可借助人眼無(wú)法看到的紅外光產(chǎn)生電力，點(diǎn)亮耗電量較少的發(fā)光二極管(LED)燈。

“太陽(yáng)能手電筒”是一個(gè)經(jīng)典的冷笑話(huà)。需要環(huán)境光照才能點(diǎn)亮的手電筒常被當(dāng)做是無(wú)用發(fā)明的典型例子。不過(guò)技術(shù)發(fā)展經(jīng)常會(huì)出乎人們的意料：日前日本國(guó)際尖端技術(shù)研究所開(kāi)發(fā)出了一種可以在漆黑環(huán)境下發(fā)電的太陽(yáng)能電池。“太陽(yáng)能手電”要擺脫雞肋的尷尬地位了嗎？

與常見(jiàn)的太陽(yáng)能電池，術(shù)語(yǔ)稱(chēng)光伏電池不同，日本開(kāi)發(fā)的這種光伏電池可以將肉眼難以察覺(jué)的紅外光線轉(zhuǎn)換為電能。自然界的物體都會(huì)散發(fā)紅外輻射，所以用紅外攝影機(jī)可以在漆黑無(wú)光的夜晚清晰的觀察世界。如果可以利用這些紅外輻射，光伏電池就可以在人眼所見(jiàn)的黑暗環(huán)境下輸出電力。日本研究所希望此種技術(shù)可以應(yīng)用在特種場(chǎng)景，制造出在蓄電池失效時(shí)也能在暗處使用的應(yīng)急照明燈。

光伏電池是利用光伏效應(yīng)將光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種技術(shù)。光伏效應(yīng)全稱(chēng)光生伏特效應(yīng)，在1839年即被發(fā)現(xiàn)。光線照射下半導(dǎo)體金屬的電子會(huì)獲得能量，能量高到一定程度就會(huì)逃出金屬。將兩種可以分別產(chǎn)生正負(fù)電勢(shì)的半導(dǎo)體材料貼近，接觸面就會(huì)在光照條件下產(chǎn)生電壓。有了電壓，逃逸出的電子就可以在接觸面之間流動(dòng)形成電流。這就是光伏發(fā)電的基本原理。其中，電子獲得的能量取決于接收光線的頻率。光線頻率越高則轉(zhuǎn)換得到的電子能量越大。電子能量較大，則光伏電池的發(fā)電效率也就會(huì)更高。

從紅色波段到紫色波段，光線的波長(zhǎng)越來(lái)越短，而頻率越來(lái)越高。理想的光伏電池應(yīng)該能捕捉所有波段的光線能量并全部轉(zhuǎn)化為電能，但實(shí)際應(yīng)用中電池只能為一小段波長(zhǎng)的光線優(yōu)化，對(duì)少數(shù)幾種顏色的光線高效吸收 。如果電池設(shè)計(jì)為只能在能量較低的紅色、紅外光波段有很好的轉(zhuǎn)化率，就會(huì)浪費(fèi)其他波段的高能量輻射，降低系統(tǒng)的發(fā)電效率。因此大部分的光伏電池都是為遠(yuǎn)紅外波段優(yōu)化的，自然就難以在黑暗的、只有物體紅外輻射的場(chǎng)景中發(fā)電了。

日本研究所此次開(kāi)發(fā)的技術(shù)則獨(dú)辟蹊徑，專(zhuān)門(mén)為黑暗、低照度場(chǎng)景研制了光伏電池。由于紅外波段光線能量很低，這種電池的輸出功率密度也是很低的，在正常光照條件下遠(yuǎn)不如一般的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。但在漆黑的室內(nèi)，這種電池可以利用紅外輻射轉(zhuǎn)化為電力長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)亮功耗很低的LED燈泡，這對(duì)災(zāi)難救援等狀況而言意義巨大。諸如地震、洪水、塌方等嚴(yán)重災(zāi)難中，使用蓄電池的應(yīng)急照明燈往往只能使用很短的時(shí)間。被困在漆黑不見(jiàn)五指的室內(nèi)、坑道中的人員需要不用蓄電池也可以持續(xù)工作的照明設(shè)備，此時(shí)紅外光伏電池就可以大顯身手了。

為了方便實(shí)際應(yīng)用并降低成本，日本研發(fā)的這種電池還采用了染料敏化制造技術(shù)。我們常見(jiàn)的太陽(yáng)能電池板都是硅電池板，發(fā)電效率高但成本高昂、外形笨重、難以做成復(fù)雜的形態(tài)。染料敏化光伏電池是利用染料噴涂制造電池的技術(shù)，與硅電池相比成本極低而且形態(tài)自由，可以與各種材質(zhì)表面融合，是光伏電池的明日之星。只是現(xiàn)階段染料敏化電池的穩(wěn)定性太差，在高強(qiáng)度光照下使用一定時(shí)間就會(huì)失效，因此尚難以實(shí)用化。但此次日本研制的這種紅外波段光伏電池本來(lái)就是為昏暗場(chǎng)景設(shè)計(jì)，且不像一般硅電池那樣要求長(zhǎng)年累月的工作時(shí)間，恰恰規(guī)避了染料敏化技術(shù)的缺點(diǎn)。使用這種技術(shù)后，電池可以很容易地應(yīng)用于各種形態(tài)的應(yīng)急照明設(shè)備，又不需要很高的成本，商業(yè)化的前景比較樂(lè)觀。

這項(xiàng)技術(shù)成熟并大規(guī)模推廣后，有朝一日我們會(huì)看到隨處可見(jiàn)的應(yīng)急照明燈都裝上了紅外光伏發(fā)電組件。災(zāi)難發(fā)生后，一盞“長(zhǎng)明燈”可以為黑暗廢墟中的災(zāi)民提供很大幫助，甚至為他們帶去求生的勇氣。天災(zāi)難料，但技術(shù)的進(jìn)步可以讓人類(lèi)在與自然搏斗時(shí)更有勝算。即便是“太陽(yáng)能手電筒”這樣的發(fā)明，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后也終能造福于民。

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