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二氧化碳是導致地球暖化的元兇之一。近年來，隨著溫室效應影響不斷加大，節能減排已經成為全球發展共識。2020年9月，我國提出雙碳目標：二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。

能源轉型是實現碳中和的主要路徑，以清潔的可持續能源替代化石能源發電是最有效措施之一。太陽(6000 K)和太空(3 K)相對地球是取之不盡、用之不竭的巨大熱源和冷源。針對太陽能，科學家開發出光伏、光熱發電等技術。光伏發電由于成本低、布置簡單等優點，成為太陽能發電市場的主力。而傳統光伏電池只能利用與其帶隙能匹配的小部分太陽光譜能，大部分光譜能以熱能形式損失掉。這些損失掉的能量使光伏電池溫度大幅增加，降低了光伏效率，并大幅減少電池的使用壽命。因此，如何提升光伏電池全光譜利用效率和對電池進行有效的熱管理，成為制約光伏領域發展的瓶頸。

近些年發展的利用大氣窗口向太空散發熱量的日間輻射冷卻技術為光伏電池熱管理提供了新途徑。研究人員采用多節電池及聚光分光譜技術，一方面改進光譜與帶隙能的匹配性以減小電池熱化損失，另一方面將分離的光譜能通過熱電材料加以利用，提高全光譜的利用效率。新型的熱管理技術降低光伏電池溫度，并為熱電材料提供低于環境溫度的冷端溫度。該技術可以高效開發來自太陽和太空的清潔電力，理論上不會產生任何排放并且不需要額外能量輸入。該技術在低聚光比條件下可以達到高聚光比條件下傳統光伏電池的發電效率，且能夠24小時運行并實現夜間0.4%的等效發電效率(基于AM1.5太陽輻照度)，頗具潛力。

相關成果Maximizing Electric Power through Spectral-Splitting Photovoltaic-Thermoelectric Hybrid System Integrated with Radiative Cooling于近日發表在國際期刊Advanced Science。

來源： 工程熱物理研究所

關鍵詞： 工程熱物理 二氧化碳 熱電材料