黑体辐射提高光伏效率

 
图为超材料发出的黑体辐射，来源：杜克大学

超材料作为一个特殊类型，报道很多，它们能表现出负折射率（negative refraction index），因为这一特点，它们可以使光线弯曲，绕过一个空间或物体，这就可以制成报道很多的“隐形斗篷”。但是，设计师的超材料很有潜力，远远超出可见光范围。他们可以定制，以各种精心调制的形式响应辐射，而且，要感谢杜克大学（Duke University）的研究小组，这些响应中的一种，会极大地冲击热光电（thermophotovoltaics）和其他能量转换技术。

这个研究小组已经证明，可以使用超材料设计发射“黑体”辐射（Blackbody Radiation），效率超越自然的极限，就是材料因温度影响而形成的极限。这意味着更好的能量转换效率，可用于一些产品，如光伏和可能的余热利用。

“黑体”（Blackbody）是一种理想化的材料，可以吸收照到它上面的所有辐射，无论波长是多少。它也会发出这些能量，这要依赖这种材料的温度。黑体在自然界并不存在，这很遗憾，因为它们确实有效率，原因是它们能达到一种平衡。射入的时候是电磁辐射，发出来就是热辐射，或“黑体辐射”。这是指理想的情况而言。

杜克大学的团队已经表明，使用超材料，也就是自然界找不到的人造材料，他们可以量身定制这种黑体辐射，这有各种方式，其中包括一些方式，可以改变一种材料天然具有的效率。换句话说，一种给定的材料可以发出的辐射有一个自然极限，这一极限取决于这种材料的温度。但杜克大学的团队已经表明，它的超材料发出辐射的效率，可以超越天然属性应能达到的极限。

新型超材料带来一些技术，可以利用工业生产过程或其他发热体的余热，具有前所未有的效率。或者，它们可以制成热光电电池，这种电池可以调整发射的光子，匹配电池上半导体的带隙（band gap），使能量转换具有更高的效率。