光熱和光伏是當今太陽能發展的兩條平行線，但是美國科學家的最新科研成果似乎正在讓這兩條平行線相交。據美國《大眾科學》報道，斯坦福大學的工程師們日前找到了一種同時利用太陽的光和熱來產生電能的方法，這將能使太陽能產品的效率達到現有方式的3倍，并有可能使太陽能便宜到可以和石油競爭。
這種顛覆性的太陽能利用方法被稱為“光子增強型熱離子輻射”，簡稱為PETE。斯坦福大學材料科學和工程系副教授尼克·梅洛什領導的研究小組通過在一片半導體材料上噴涂一薄層金屬銫，使材料具有了利用光和熱來產生電力的能力。研究證實，這一新工藝將不再基于標準的光伏發電機制，能在很高的溫度條件下產生類似于光伏發電的反應，而且溫度越高，工作效率越高，而傳統的光伏發電在溫度升高時效率會逐漸降低。
大多數硅基太陽能電池在溫度達到100攝氏度時已呈現出惰性，但PETE設備在超過200攝氏度的條件下才會達到峰值效率，因而最適于應用在拋物面太陽能聚光器中。可達到800攝氏度高溫的拋物面聚光器通常作為太陽能發電廠設計的一部分。
據梅洛什計算，PETE裝置在太陽能聚光器中效率可以達到50%或者更高的，再加上熱能轉化的回收循環，最后總的太陽能利用效率可達到55%甚至60%，這幾乎是現有太陽能系統效率的3倍。
“這確實是一次概念上的突破，一種全新的能量轉化方法，而非僅僅是新材料或者是細微的改動調整，”梅洛什表示：“它在如何收獲能源的方式上確實有著根本性的區別。”與此同時，這套設備的原材料能夠容易獲取，這意味著它的生產成本具備競爭力。梅洛什已將這一研究成果發表在了最新一期的《自然材料》上。
研究者們很重視這套系統的兼容性。起初研究人員采用半導體材料氮化鎵進行試驗，卻發現它的發電效率遠低于計算出的數值，不過這個屬于預測之中，使用氮化鎵的原因在于它是一種有能力在高溫下堅持工作的材料，并且依然能發生PETE過程。之后研究者們發現，采用砷化鎵這種廣泛運用在普通家用電器中的半導體材料，PETE的實際效率足以達到研究者估算的50%或60%。目前研究人員正在積極尋找其他的有效材料。
PETE系統有一個明顯的優勢，由于是在太陽能聚光器中使用，因此實際設備需要的半導體材料非常小。“對每一個設備，我們計算出類似一個6英寸的半導體材料圓盤就足夠了。”Melosh解釋說：“所以同大型的硅制太陽能板相比，材料的費用對我們來說根本不是一個問題。”高昂的材料成本可以說是限制目前太陽能工業發展的一個瓶頸，PETE則能夠大幅降低太陽能發電成本。
研究人員表示，PETE工藝大大增強了太陽能發電的可行性，即使達不到最佳效率，只要能將轉換效率從20%提高到30%，其整體轉換效率也將在原有基礎上提高50%，這將大大促進太陽能產業對石油業的競爭能力。據悉，這項研究得到了斯坦福大學的全球氣候和能源項目、斯坦福大學材料能源系統學會、美國能源部以及美國國防部高級研究計劃局的大力支持。
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