晚上也可以發電？澳洲研發逆向運作的太陽能板

太陽能晚上也可以發電嗎？最近澳洲科學家想透過所謂的「輻射冷卻」機制，讓太陽能板在夜間也有用處，期許最終可以發揮太陽能板白天的十分之一電力。

夜晚太陽能板確實有潛力，澳洲新南威爾士大學（UNSW）太陽能與再生能源工程學院副教授 Ekins-Daukes 指出，白天時陽光照射到地面，讓地表變暖，夜晚實地表會將相同數量的能量輻射回太空。

就氣象學來說，這個就是所謂的輻射冷卻，地球表面所吸收的太陽熱能，到了夜晚會向天空發射出長波輻射，如果夜間天氣晴朗、微風及乾燥的情況下，地表的溫度會快速冷卻，產生突然降到低溫的情形。新南威爾士大學團隊認為，如果我們可以透過電池，將輻射流動轉化為電能，那麼就有大量未使用的潛在能量可供利用。

畢竟澳洲是世界上最大的屋頂太陽能用戶之一。自 2001 年以來，擁有太陽能板的客戶數量激增至超過 300 萬，2021 年澳洲家庭安裝的屋頂太陽能達到創紀錄的 3GW 以上。

不過話先說在前頭，Ekins-Daukes 強調，「夜間太陽能」技術仍處於早期階段。該研究證明其可行性，但發電量還是很低，相當於一般太陽能的 1/100,000，在溫差為 12.5 °C 的情況下，功率密度為每平方公尺 2.26 mW，輻射效率為 1.8%。

傳統太陽能電池結構基本上由 P 型與 N 型半導體接合而成，這種結構稱為 PN 接面。當半導體吸收陽光時，PN 接面會產生電子電洞對（electron-hole pair），在內建電場的作用下，受刺激的電子和失去電子的電洞會朝相反方向移動，進而產生電流與電壓。靠近接面的區域則會形成沒有可移動載子的區域，此區域稱為空乏區（depletion region）。

團隊所研發的設備名為熱輻射二極體（thermoradiative diode），工作原理基本上與太陽能電池相反，吸收從地表（或其他熱源）向上發散的熱能，並將溫差轉變成電能，材料則與紅外夜視鏡相似。

新南威爾士大學太陽能與再生能源工程學院講師 Michael Nielsen 指出，熱輻射二極體功能確實與傳統太陽能電池相反，但半導體 PN 接面仍是設備核心，只是反向運行罷了。Ekins-Daukes 表示，如今熱輻射二極體功率仍相當低，但其中一個挑戰實際上是檢測它，但該理論顯示，這項技術最終有可能產生大約 1/10 的太陽能電池功率。