陽光捕捉器

你可以利用太陽能電池直接把陽光轉(zhuǎn)為電力，也可以利用陽光來加熱水，利用蒸氣驅(qū)動渦輪。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，也就是直接利用陽光的熱能。問題在于，這種將陽光轉(zhuǎn)為熱能再轉(zhuǎn)為電能的裝置，在陽光直接照射下無法到達足夠高的溫度。原因是，根據(jù)熱力學(xué)定律，當(dāng)裝置的溫度明顯高于開水時，它向外界散發(fā)熱量的速率必定會與它吸收外界熱量的速率持平。事實證明這很令人頭疼，因為這種直接轉(zhuǎn)換裝置需要攝氏700度才能發(fā)揮效率，沒有昂貴的聚光球面鏡根本無法到達此溫度。

不過，麻省理工學(xué)院的Peter Bermel團隊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光能量的方法，可謂名符其實的“陽光捕捉器”。Bermel博士提出的捕捉器是一層鎢箔片，面對太陽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，就是它們在捕捉日光。當(dāng)裝置直直面對太陽之時，大部分熱輻射會直接進入底部由鎢吸收后隨即釋放。

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

鎢曾經(jīng)大量用于電燈泡，但目前已逐漸過時，因為鎢絲會將太多電能轉(zhuǎn)為熱能而非光能；不過，把這個過程逆轉(zhuǎn)之后，不但可能會讓鎢重獲新生，還有機會協(xié)助解決再生能源短缺的問題。