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2025-07-01 21:00:00
物理学の法則を破ることにより、研究者は太陽電池のようなエネルギーハーベスト装置を改善することができます
M2020/シャッターストック
研究者は何世紀も前の物理学の法則を破り、私たちをより良いエネルギーハーベストデバイスの製造に向かう道に私たちを置きました 太陽電池。
Linxiao Zhu ペンシルバニア州立大学では、10年近くにわたってキルチョフの熱放射法則を破りたいと考えていました。 1800年代にさかのぼり、この法律はそれを決定します オブジェクトはエミットします それらが吸収するのと同じくらい多くの熱放射 – または熱 – 。これは、熱とエネルギーを支配する物理学の最も基本的な法則、つまり熱力学の法則に関連しています。これらは、光を吸収する任意のデバイスに制約をかけ、最近まで、研究者はこれらの制約は交渉不可能だと考えていました。
「通常の教科書では、キルチョフの熱放射の法則は無条件に真実であり、熱力学の第二法則で義務付けられていることを読むでしょう。しかし、実際にはそうではありません」とZhuは言います。
私たちは、この法律の以前の違反を見てきましたが、放射線の狭い範囲の波長または色のみを見てきました。 Zhuと彼の同僚は、これまで以上に劇的にそれを破壊しました。
そのためには、慎重に構造化された材料と磁場の2つのことが必要でした。これは、構造と磁気の両方が放射を構成する粒子に起こることに影響するためです。 光子 それは光を作ります – そして彼らが材料にぶつかった後に彼らが運ぶエネルギー。
研究者はaを作りました とても薄い インジウム、ガリウム、アルセニドの層状半導体を層状にし、その原子を特定の配置に慎重に向けました。彼らはそれを強い電磁石の近くに置き、異なる温度、角度、磁場強度で異なる色の光を輝かせました。
材料の構造は、磁石からの磁力の一定の供給と組み合わされ、材料によって吸収されて放出される放射線の差をもたらしました。放出された放射線は、吸収量よりも最大43％高かった。 Zhuは、これは複数の光の色のために起こったと言います。 太陽電池 通常、色の組み合わせです。
aaswathラマン カリフォルニア大学ロサンゼルス校では、この実験は、以前は計算のみで提案されていたアイデアを実現するための重要なステップであると言います。彼は、放射がどれだけ吸収されるかと放出される金額との大きなコントラストは「大したこと」だと言います。
新しい材料は、光や熱を吸収するデバイスの効率を高めることができますが、利点にはマグネットが必要であるため、それを使用するには課題があります。しかし、ラマンは、実際に磁石の隣に配置することなく磁気的に振る舞う新しい素材があるので、彼は楽観的であると言います 電磁トリック この問題に対処するために使用できます。
#熱放射の法則を破るとより良い太陽電池が作られる可能性があります