脑洞大！斯坦福科学家发明新装置：能同时利用太阳的热量和外太空的寒冷

（图源：ScienceDaily）

斯坦福大学的科学家首次证明，来自太阳的热量和来自外太空的寒冷可以通过一个设备同时收集。

他们的研究发表在11月8日的期刊《焦耳》(Joule)上，该研究表明，太阳能和太空能源的采集设备不会争夺土地空间，实际上还可以帮助彼此更有效地发挥作用。

可再生能源作为一种经济、高效的化石燃料替代品日益受到人们的欢迎，太阳能是全球最受欢迎的能源之一。

但是，还有另一种强大的能源资源可以表现出相反的功能——外层空间。

“人们普遍认识到,太阳对于地球和人类来说是一个完美的天然热源，“Zhen Chen说,他是这项研究的第一作者, 曾任斯坦福大学博士后研究员，在Shanhui Fan的组中，现在是中国东南大学教授。

“大自然也为人类提供了一个完美的散热器，这一点还没有得到广泛认识。”

物体以红外辐射的形式放出热量——一种人眼看不见的光。

这些辐射的大部分被大气中的粒子反射回地球，但其中的一些会逃逸到太空中，使得在红外范围内释放出足够辐射的物体表面温度低于其周围环境的温度。

辐射冷却技术可以反射大量的红外光，提供一种不排放温室气体的空调替代品。

它还可能有助于提高太阳能电池的效率，以降低太阳能电池温度的方式——只要这两种技术能和平共处在一个屋顶上。

Chen和他的同事开发了一种结合辐射冷却和太阳能吸收技术的装置。

该装置由一个锗太阳能吸收器组成，安装在辐射冷却器上，辐射冷却器上有氮化硅、硅和铝层，这些层被密封在真空中，以减少不必要的热量损失。

太阳能吸收器和大气在8-13微米的中红外范围内都是透明的，这为辐射冷却器的红外辐射通过外层空间提供了通道。

团队演示了这个组合设备，可以同时提供24度的太阳能加热和29度的辐射冷却，太阳能吸收器通过阻挡太阳热量来提高辐射冷却器的性能。

“在屋顶上，我们想象一个光伏电池可以提供电力，而辐射冷却器可以在炎热的夏天给房子降温。”Chen说。

虽然这一技术看起来很有前途，但Chen教授认为，要将其推广到商业用途，还有很多工作要做。

虽然真空包裹装置可以相对容易地放大，但硒化锌制成的红外线透明窗户仍然太贵，太阳能吸收器和辐射冷却器也可以用更便宜的高性能材料设计。

Chen认为，在太阳能吸收器的位置上测试光伏电池的使用也很重要——这一想法尚未得到证实。

但是，尽管有这些实际的挑战，研究小组相信这项研究表明，可再生能源的屋顶潜力比之前想象的还要大。

“我认为这项技术可能会彻底改变目前的太阳能电池技术。” Chen说。

“如果我们的概念得到验证和扩展，未来的太阳能电池将有两种功能:发电和冷却。”