雷鋒網(wǎng)按：據(jù)日本媒體報道，日本國際尖端技術(shù)綜合研究所日前開發(fā)出在漆黑環(huán)境也能發(fā)電的光伏電池。該電池可借助人眼無法看到的紅外光產(chǎn)生電力，點亮耗電量較少的發(fā)光二極管(LED)燈。

“太陽能手電筒”是一個經(jīng)典的冷笑話。需要環(huán)境光照才能點亮的手電筒常被當做是無用發(fā)明的典型例子。不過技術(shù)發(fā)展經(jīng)常會出乎人們的意料：日前日本國際尖端技術(shù)研究所開發(fā)出了一種可以在漆黑環(huán)境下發(fā)電的太陽能電池?！疤柲苁蛛姟币獢[脫雞肋的尷尬地位了嗎？

與常見的太陽能電池，術(shù)語稱光伏電池不同，日本開發(fā)的這種光伏電池可以將肉眼難以察覺的紅外光線轉(zhuǎn)換為電能。自然界的物體都會散發(fā)紅外輻射，所以用紅外攝影機可以在漆黑無光的夜晚清晰的觀察世界。如果可以利用這些紅外輻射，光伏電池就可以在人眼所見的黑暗環(huán)境下輸出電力。日本研究所希望此種技術(shù)可以應用在特種場景，制造出在蓄電池失效時也能在暗處使用的應急照明燈。

光伏電池是利用光伏效應將光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種技術(shù)。光伏效應全稱光生伏特效應，在1839年即被發(fā)現(xiàn)。光線照射下半導體金屬的電子會獲得能量，能量高到一定程度就會逃出金屬。將兩種可以分別產(chǎn)生正負電勢的半導體材料貼近，接觸面就會在光照條件下產(chǎn)生電壓。有了電壓，逃逸出的電子就可以在接觸面之間流動形成電流。這就是光伏發(fā)電的基本原理。其中，電子獲得的能量取決于接收光線的頻率。光線頻率越高則轉(zhuǎn)換得到的電子能量越大。電子能量較大，則光伏電池的發(fā)電效率也就會更高。

從紅色波段到紫色波段，光線的波長越來越短，而頻率越來越高。理想的光伏電池應該能捕捉所有波段的光線能量并全部轉(zhuǎn)化為電能，但實際應用中電池只能為一小段波長的光線優(yōu)化，對少數(shù)幾種顏色的光線高效吸收 。如果電池設計為只能在能量較低的紅色、紅外光波段有很好的轉(zhuǎn)化率，就會浪費其他波段的高能量輻射，降低系統(tǒng)的發(fā)電效率。因此大部分的光伏電池都是為遠紅外波段優(yōu)化的，自然就難以在黑暗的、只有物體紅外輻射的場景中發(fā)電了。

日本研究所此次開發(fā)的技術(shù)則獨辟蹊徑，專門為黑暗、低照度場景研制了光伏電池。由于紅外波段光線能量很低，這種電池的輸出功率密度也是很低的，在正常光照條件下遠不如一般的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。但在漆黑的室內(nèi)，這種電池可以利用紅外輻射轉(zhuǎn)化為電力長時間點亮功耗很低的LED燈泡，這對災難救援等狀況而言意義巨大。諸如地震、洪水、塌方等嚴重災難中，使用蓄電池的應急照明燈往往只能使用很短的時間。被困在漆黑不見五指的室內(nèi)、坑道中的人員需要不用蓄電池也可以持續(xù)工作的照明設備，此時紅外光伏電池就可以大顯身手了。

為了方便實際應用并降低成本，日本研發(fā)的這種電池還采用了染料敏化制造技術(shù)。我們常見的太陽能電池板都是硅電池板，發(fā)電效率高但成本高昂、外形笨重、難以做成復雜的形態(tài)。染料敏化光伏電池是利用染料噴涂制造電池的技術(shù)，與硅電池相比成本極低而且形態(tài)自由，可以與各種材質(zhì)表面融合，是光伏電池的明日之星。只是現(xiàn)階段染料敏化電池的穩(wěn)定性太差，在高強度光照下使用一定時間就會失效，因此尚難以實用化。但此次日本研制的這種紅外波段光伏電池本來就是為昏暗場景設計，且不像一般硅電池那樣要求長年累月的工作時間，恰恰規(guī)避了染料敏化技術(shù)的缺點。使用這種技術(shù)后，電池可以很容易地應用于各種形態(tài)的應急照明設備，又不需要很高的成本，商業(yè)化的前景比較樂觀。

這項技術(shù)成熟并大規(guī)模推廣后，有朝一日我們會看到隨處可見的應急照明燈都裝上了紅外光伏發(fā)電組件。災難發(fā)生后，一盞“長明燈”可以為黑暗廢墟中的災民提供很大幫助，甚至為他們帶去求生的勇氣。天災難料，但技術(shù)的進步可以讓人類在與自然搏斗時更有勝算。即便是“太陽能手電筒”這樣的發(fā)明，經(jīng)過改進后也終能造福于民。

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