将热能转化为电能
随着传感器和增强型通信工具的加入，提供轻便的便携式电源变得更具挑战性。研究人员现在展示了一种将热能转化为电能的新方法，可以为未来战场上的士兵提供紧凑而高效的电力。
热物体以光子的形式向周围环境辐射光。发射的光子可以被光伏电池捕获并转化为有用的电能。这种能量转换方法被称为远场热光伏（FF-TPV），并且已经开发了很多年。但是，它的功率密度较低，因此需要较高的发射器工作温度。
在新方法中，发射器和光伏电池之间的分离减少到纳米级，在相同的发射器温度下，与 FF-TPV 相比，可实现更大的功率输出。它能够捕获否则会被困在发射器近场的能量——称为近场热光伏 (NF-TPV)——并使用定制的光伏电池和发射器设计来适应近场工作条件。
该技术的功率密度几乎比报道最好的近场 TPV 系统高出一个数量级，同时还以六倍的效率运行，为未来的近场 TPV 应用铺平了道路。未来，近场 TPV 可以为士兵提供更紧凑、更高效的电源，因为这些设备可以在比传统 TPV 更低的工作温度下工作。
TPV 器件的效率的特征在于发射器和光伏电池之间的总能量转移中有多少用于激发光伏电池中的电子-空穴对。虽然提高发射极的温度会增加电池带隙以上的光子数量，但需要尽量减少可以加热光伏电池的亚带隙光子数量。
这是通过制造具有超平坦表面和金属背反射器的薄膜 TPV 电池来实现的。电池带隙以上的光子被微米厚的半导体有效吸收，带隙以下的光子被反射回硅发射器并被回收。
研究人员在厚的半导体基板上生长薄膜砷化铟镓光伏电池，然后剥离电池的非常薄的半导体有源区，并将其转移到硅基板上。研究人员还进行了理论计算，以估计光伏电池在每个温度和间隙尺寸下的性能，并显示出实验与计算预测之间的良好一致性。
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