在全世界都提倡綠色環保的今天,太陽能成為了我們最最重要的清潔能源之一。它不會產生任何污染,還可以為我們提供源源不斷的能量,是許多科研人員重點研究的方向之一。
不過,太陽能有一個缺點,那就是怕陰天。一旦有個颳風下雨,烏雲密佈,太陽能就要癱瘓。不過,最近
當然了,這種新型的太陽能設備不是完全依賴於陰影,而是需要陰影帶來的一些物理效應。人們從來沒有從這個角度考慮問題,但是新的設備真的實現了這個功能。
Tan Swee Ching介紹説:“陰影無處不在,我們已經對它習以為常了。在傳統的光伏或光電應用中,陰影的存在對於需要持續發電的設備來説是無法使用的,它會導致設備性能的下降。在這項研究中,我們利用陰影引起的光照對比作為間接的電源。光照的不同會在陰影和被照射部分產生電勢差,從而形成電流。這種在存在陰影的環境下收集能量的概念是史無前例的。”
正是利用了
他們將SEG分別放置於完全光照和全陰影的環境下進行發電,結果顯示,其兩端的電勢極其接近,最終整個設備產生的電量極小,幾乎相當於完全沒有發電。
但是,當SEG被放置在半陰影區域的時候,情況就不一樣了。這支研究團隊展示了SEG在雲層遮擋、樹蔭搖動或者是單純的太陽移動所導致的陰影下所產生的發電能力,結果顯示其發電效率提升到了原來的兩倍。
同樣來自新加坡國立大學的物理學家Andrew Wee指出,他們還對陰影所佔面積的比例與發電效率進行了測量,發現“當一半被照亮,而另一半處於陰影之中時,SEG處在發電的最佳覆蓋面積,這是因為它收集能量和發電的部分都獲得了足夠的面積。”
他們介紹説,SEG產生的電壓足以讓一塊1.2伏特電壓的電子錶運作。雖然這個電量看起來也不怎麼樣,但鑑於這項研究剛剛起步,可以想象未來的提升空間還是非常巨大的。重要的不在於大不大,而在於有沒有。只要有證據表明這個技術行得通,未來的發展就足夠讓它不斷提升能力。
另外,SEG的用途不僅僅是發電,還可以被用作傳感器,因為它提供的電流變化可以直接反應環境的變化。通過記錄陰影的變化,它可以記錄下來形成陰影物體的運動方式。未來我們可以將它利用在各種聯網的智能家居設備中,或者用來開發自主供電的傳感器。那些需要對天氣變化產生響應的設備,未來或許也需要SEG的加入。
目前來説,SEG的開發還僅僅處於剛剛開始的階段,研究人員的下一步目標就是降低它的成本。根據他們的介紹,SEG的成本應該比傳統的太陽能電池要更低。比如在它內部的金薄膜,顯然抬高了設備的成本,或許未來可以用其他金屬或材料代替。
除了降低成本之外,研究人員還希望開發SEG的更多功能,比如將其應用在穿戴設備上。這些設備需要的電壓並不很高,但是需要經常充電,如果能夠通過太陽能進行充電將會大幅延長續航時間。
研究人員在論文中指出:“憑藉其成本-效率比,簡單性和穩定性,我們的SEG構建了一個很有前景的根據環境條件而產生綠色能源的模式,既可以為電子設備提供能源,又可以用作智能傳感器的一部分,尤其是利用在建築物中。”
可以肯定的一點是,隨着人類通過可再生能源發電的手段不斷增加,我們將可以在極大程度上緩解能源危機和環境污染的問題。而且,從另一方面來講,這些發電設備的不斷湧現,也可以為我們的電子設備提供越來越多的可能。
(圖片説明:材料學家Tan Swee Ching)
甚至,連低温都在被科學家考慮用來發電。我在上大學的時候,也和同學討論過利用温差來發電的設備。可以想象,在未來會有更多我們現在完全想象不到的途徑可以產生電能,這對於我們來説至關重要。目前的環境惡化已經令我們足夠擔憂,而這些清潔能源就是解決這個問題的重要答案。
唯一的問題是,我們改善能源結構和氣候惡化的速度誰更快一點。希望科學家研發的步伐能快一點,至少可以讓更多的動植物免於滅亡的厄運。
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