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新型太阳能热电发电机效率大幅提升

2025-08-27 23:56:43 来源:不亦善夫网   

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新型高效STEG。新型效率

图片来源:美国罗切斯特大学

据美国《每日科学》网站25日报道,太阳提升美国罗切斯特大学科学家借助黑色金属技术,电发电机大幅研制出一款新型太阳能热电发电机(STEG),新型效率其转换效率较早期版本提高了15倍。太阳提升该设备可用于为物联网无线传感器、电发电机大幅可穿戴设备供电,新型效率或作为农村地区的太阳提升离网可再生能源系统。相关研究成果已发表于最新一期《光:科学与应用》杂志。电发电机大幅

STEG被科学界视为极具潜力的新型效率太阳能发电方式,不仅能利用阳光,太阳提升还可吸收多种热能,电发电机大幅将其转化为电力。新型效率其基本结构包括热侧、太阳提升冷侧及中间的电发电机大幅半导体材料,两侧之间的温差通过塞贝克效应产生电力。

然而,现有STEG存在显著的效率瓶颈,制约了其作为实用能源的广泛应用。目前大多数STEG的光能转化率不足1%,而住宅太阳能电池板系统的转化率可达20%左右。在最新研究中,研究团队通过独特的光谱工程与热管理方法,研制出新型STEG设备。

新型高效STEG集成了三大创新策略:热侧采用自研的黑色金属技术,使普通钨金属能选择性吸收太阳光波长;飞秒激光脉冲在金属表面蚀刻纳米级结构,既增强了设备对太阳光能量的吸收,又减少了热辐射损失,在冷侧利用飞秒激光处理普通铝材,制造具有微结构的散热器,通过辐射与对流大幅提升散热效率,使铝散热器的冷却性能提高一倍;在热侧以塑料片覆盖黑色金属形成“迷你温室”,有效减少对流和导热,提升了热侧的温度。

研究团队表示,过去几十年,学界主要致力于改进STEG中的半导体材料,虽在整体效率上有所提升,但进展有限。而这次新研究通过增强热侧的吸热与保温能力,优化冷侧的散热性能,实现了效率的显著突破。此外,简单的演示证明,该STEG可为有机发光二极管供电,且效率远高于现有方法。

【总编辑圈点】

STEG的基本结构是热侧、冷侧及中间的半导体材料。当冷热两侧存在温差时,热能通过塞贝克效应直接产生电能。此前,科研界一直专注于提升STEG所用半导体材料的性能。这次,罗切斯特大学的研究人员不再执着于半导体材料,而是将目光瞄准了STEG的两侧,使用实验室此前已经开发的黑金属技术,让热端更热;通过激光飞秒技术改造铝材,让冷端更冷。思路一变天地开,这一举措将STEG发电效率大幅提升15倍,为STEG的大规模应用扫清了障碍。



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