作为最知名的几种清洁能源之一，太阳能有着相当广泛的应用，但因为其将阳光转化为电能的特性，在供电时间上一直存在难以逾越的天堑。近日，一个来自澳大利亚新南威尔士大学的研究团队，成功研究出了能够在夜晚使用的太阳能发电技术，并将研究成果发布在了《ACS光子学》杂志上。

一、在黑夜也能利用太阳发电

该团队利用了和夜视镜相同的材料，制成一种被称为热辐射二极管的半导体器材，它能够利用夜晚的红外辐射进行发电。现阶段，这种半导体的发电量很小，只有常规太阳能电池板的十万分之一，但研究人员相信在未来可以得到改进。

研究小组负责人Nicholas Ekins Daukes说：“18世纪末和19世纪初，人们发现蒸汽机的效率取决于整个发动机的温差，热力学领域由此诞生。同样的原理也适用于太阳能——太阳提供热源，地球表面相对较冷的太阳能电池板提供冷吸收器。这就可以发电了。”

当研究小组想到从地球发射到外层空间的红外辐射时，地球是相对温暖的天体，而广阔的太空空间非常寒冷。“根据热力学的相同原理，也可以利用这种温差发电——向太空发射红外光。”Daukes说。

挪威研究人员Rune Strandberg首次探索了这种装置的理论可能性，斯坦福大学研究人员正在研究夜间捕捉热能的替代方法。

研究小组认为，这项新技术可以在未来有相当广阔的用途，除了在夜晚利用环境中的红外辐射外，也能够对其他类似的能源进行发电。根据团队领导，内德·艾金斯-道克斯的说法，这套技术原则上也能够收集人身体的热量，从而为人工心脏等植入式设备进行供电。

二、热传导、热对流、热辐射

热传导、热对流、热辐射都是热传递的方式。热传递指热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一个系统的现象，比如生活中我们把冰冷的手放在暖气上，暖气的热量就会传递到我们的手上。实际三者从概念上是有本质的区别的：

1、热传导：

物体内部的温度差或两个不同物体直接接触，两者并不产生相对运动，仅靠物体内部微粒的热运动传递了热量，是固体的主要传热方式。简单来说，就是热量自动地从温度高的物体(或部分)传到温度低的物体(或部分)。这种传递可以是物体自身不同部位的传递，也可以是不同的物体之间的传递。

比如将一根铁棍的一端送入火中，烧一会，会发现铁棍的另一端也会发烫;炒菜时用铁锅，先通过火焰将锅烧热，再将铁锅的热量传导给菜，把菜烧熟。

2、热对流：

流体中温度不同的各部分之间在接触时发生相对位移所引起的热量传递的过程，这个过程主要发生在气体、液体中。比如用凉水把开水兑成温水;暖气片就是利用自己散发热量，加热暖气附近的空气，空气受热密度减小，从而变轻上浮，而较冷的空气密度大，较重下沉，下沉到暖气片附近的冷空气又被加热，再次变轻上浮，如此循环往复，便可以提高整个室内温度。

3、热辐射：

相互不接触的物体通过电磁波传递能量的过程。物体具有温度就会辐射电磁波。温度愈高，辐射出的总能量就愈大。比如我们接近火炉时，虽未接触火炉，但是却有灼热感;太阳传递给地球的温度也主要是通过热辐射的方式。

三、那么，热辐射能干点啥？

不过最直接的热辐射应用 还是用来发电，做电池

众所周知，太阳能电池板从太阳光中吸收能量并将其转化为电能。简而言之，它们在P-N结中使用了两个不同处理的硅半导体层。其中，N层掺入了额外的电子“供体”杂质，P层掺入了“受体”杂质--供电子进入的空间--在中间有一个“耗尽区”，在那里这些电子和接受电子的空穴或多或少地会相互抵消，并形成一个屏障进而阻止所有N面的电子直接扩散到P面。

当阳光照射在电池上时，进入的光子中的热能在硅中被吸收，如果耗竭区的电子得到足够的能量来跳过两边的带隙，它就可以从其空穴中跳出来并被加速跨越到N边及增加两边的电压电位。在一个外部电路中将两边连接在一起之后，则可以让电子回到P面并做电功。

所有这些都是说，是天上下来的光子的热能启动了这个过程。但这并不只是一个单向的过程。随着我们星球的旋转，太阳辐射在白天加热了地球，但地球在凉爽的夜晚又将这些能量作为红外光释放出来。新南威尔士大学的一个研究小组正在努力利用这种流入较冷空气的红外光子。

热辐射“太阳能” 黑夜中也可以

我们都知道，白天，太阳辐射会让地球变热，但当太阳落山后，这些能量就会消失。随着热捕获技术的进步，太阳的巨大能量可能很快就能在黑夜中得到利用。例如澳大利亚研究人员成功测试了一种能够将红外热能转换为电能的装置。

当从地球发射红外辐射到外层空间时，地球是相对温暖的天体，广阔的太空非常寒冷。“根据热力学的相同原理，也可以利用这种温差发电——向太空发射红外光。”Daukes说。挪威研究人员Rune Strandberg首次探索了这种装置的理论可能性，而美国斯坦福大学研究人员正在研究夜间捕捉热能的替代方法。

文章来源：快科技，科学网，奔跑的小飞侠