一種新型熱電池設計的功率轉(zhuǎn)換效率達到了創(chuàng)紀錄的 44%。這種熱光伏電池是利用可再生能源實現(xiàn)可持續(xù)電網(wǎng)規(guī)模能源存儲的重要一步。

隨著可再生能源價格的快速下降，現(xiàn)在的障礙在于它們的間歇性--任何可再生能源懷疑論者都會向我們拋出的第一個問題是："但晚上或沒有風的時候怎么辦？"

一個叫做"電池"的東西可以在這方面提供幫助，電網(wǎng)規(guī)模的儲能系統(tǒng)并不缺乏，它們可以為雨天（字面意義上的）節(jié)約能源。這包括鋰離子電池等經(jīng)典產(chǎn)品的升級，也包括鐵-空氣、鹽水、液流電池或各種基于重力的系統(tǒng)等更具實驗性的設計。

最有前途的途徑之一是將能量儲存為熱能。介質(zhì)本身可以很廣泛，如沙子、熔鹽、火山灰、碳塊、粘土磚等，但不幸的是，從熱量中獲取能量并將其轉(zhuǎn)化為電能可能是最棘手的部分。

這就是新系統(tǒng)的用武之地。該設備由國外某大學的研究人員開發(fā)，其工作原理是熱光電效應。它類似于太陽能電池，后者是光生伏打，通過光（光子）產(chǎn)生電（伏特）。熱光電效應顯然會在其中加入熱量（thermo）。實際上，這意味著它們吸收的是光譜中紅外線部分的光子，而不是太陽能電池捕捉的高能可見光光子。

這種新型熱光電池在測試中使用碳化硅作為蓄熱材料，但也可以換成其他任何有效的材料。碳化硅的周圍有一種由銦、鎵和砷制成的半導體材料，這種材料經(jīng)過精心設計，可以捕捉到最廣泛的光子，特別是由加熱材料產(chǎn)生的光子。

當研究小組將這種材料加熱到1435 °C（2615 °F）時，它開始輻射出不同能量水平的熱光子，其中20%到30%的光子能被半導體捕獲。為了利用其中一些能量較高或較低的光子，該電池在半導體之后有一層薄薄的空氣層，然后是金反射層。這樣，一些光子會被彈回半導體，轉(zhuǎn)換成電能，而另一些光子則會被彈回蓄熱材料，使它們有機會作為合適的光子被發(fā)射出來。

這種設計使總功率轉(zhuǎn)換效率達到44%。這使得它比其他在相同溫度下工作的設計效率要高得多，其他設計的最高效率為37%。其他設計的效率也曾超過40%，但它們的工作溫度要高得多，在很多情況下都不太可行。

其原理是利用風能或太陽能發(fā)電場產(chǎn)生的電能，或直接吸收工業(yè)生產(chǎn)過程或太陽能熱能系統(tǒng)產(chǎn)生的多余熱量來加熱存儲材料。它的效率可能只有鋰離子電池的一半，但它的安全性更高，制造和運行成本更低，這意味著無論如何，扔掉一半的電力仍然是劃算的，尤其是電力不再是有限的資源。研究小組表示，這種技術還有一定的發(fā)展空間。

這項研究的特約作者說："我們還沒有達到這項技術的效率極限。我相信，在不遠的將來，我們的效率將超過44%，并突破50%。"