利用热能：创新技术将热能转为战场便携电力
随着传感器和增强通信工具的加入，提供轻便便携电力变得更具挑战。研究人员现演示一种将热能转化为电力的新方法，可为未来战场士兵提供紧凑高效电源。
热物体以光子形式向周围辐射光。发射光子可被光伏电池捕获并转化为有用电能。这种能量转换方法称为远场热光伏（FF-TPV），开发多年；但功率密度低，因此要求发射器高工作温度。
新方法将发射器与光伏电池间距缩减至纳米级，使相同发射器温度下功率输出远超FF-TPV。它能捕获原本被困在发射器近场的能量——称为近场热光伏（NF-TPV）——并使用为近场工作条件定制的光伏电池和发射器设计。
该技术展示的功率密度比最佳报告近场TPV系统高近一个数量级，效率高六倍，为未来近场TPV应用铺平道路。未来近场TPV可作为士兵更紧凑、更高效电源，因这些器件可在比传统TPV更低温度下工作。
TPV器件效率表征为发射器与光伏电池间总能量传递中，有多少用于激发光伏电池中的电子-空穴对。提高发射器温度虽增加高于电池带隙的光子数，但需最小化能加热光伏电池的亚带隙光子数。
通过制备超平表面和金属背反射器的薄膜TPV电池实现此目标。高于带隙光子在微米厚半导体中高效吸收，低于带隙光子反射回硅发射器并循环利用。
研究人员在厚半导体衬底上生长薄膜砷化铟镓光伏电池，然后剥离电池极薄的半导体有源区并转移到硅衬底。研究人员还进行理论计算估算光伏电池在各温度和间隙尺寸下的性能，实验与计算预测吻合良好。
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