
范汕洄团队21日在美国《国家科学院学报》上报告说,他们利用微加工技术在二氧化硅薄片上蚀刻微米量级的小孔,设计了一种二氧化硅光子晶体涂层材料。这种材料对可见光是透明的,但有很强的热辐射能力。使用这种涂层的太阳能电池板能吸收同样多的太阳光,同时温度得到降低。
范汕洄在接受新华社记者采访时说,这种晶体是被动制冷,工作时不需要电,也不需要其他任何能量的输入。其基本原理是令波长10微米左右的热辐射发散到空中,因为这种波长的热辐射不会被大气吸收、阻拦,从而能够为太阳能电池板降温。在自然界,这种制冷方式常见。
用硅片进行的测试表明,这种晶体可将硅片温度降低13摄氏度。范汕洄说,太阳能电池不会把吸收的阳光全部转化为电力,没有转化的就变成热。太阳能电池越热,其效率越低。如果太阳能电池板能降低13摄氏度,那么其工作效率将提高1%。几十年来,商用硅基太阳能电池效率提高0.1%都是很大的进步,而今其总体效率也只有20%左右,因此如能提高1%,那将是“非常非常大的进步”。
范汕洄表示,传统上人们在考虑为太阳能电池降温的时候,主要考虑在可见光波段内为其降温,很少有人考虑在10微米这种远红外波段,因此在设计思路上是一个很大的转变。此外,相关制造工艺在工业界都是标准工艺,对太阳能电池板成本影响不大。
人的一生中,至少有70%以上的时间是在室内环境中度过,如果是那些行动不便、老人或者婴儿等则会有90%以上的时间在室内。研究证明,人们68%的疾病由呼吸的室内空气污染造成的,所以说室内空气的质量对人体健康尤为重要。
但是目前我国室内空气质量的状况并不乐观。某专门机构对室内空气研究发现,许多民用和商用建筑的室内空气污染程度是室外空气污染的4-10倍,有的甚至超过100倍。室内环境除了日益严重的PM2.5污染外,还有各种室内装饰材料等释放出来的甲醛、苯、氨、TVOC、氡等有害气体。甲醛是致癌物质,长期接触低剂量甲醛,可引起鼻咽癌、结肠癌、脑癌、月经紊乱、妊娠综合症、白血病等。长期接触一定浓度的甲苯、二甲苯会引起慢性中毒,可出现头痛、失眠、精神萎靡、记忆力减退等神经衰弱症状。但是长期以来,普通公众对室内空气污染并没有明确概念,殊不知室内空气污染已经成了潜伏在人类身边,威胁着人们健康的“隐形杀手”。
我国每年由室内空气污染引起的死亡人数已达11.1万人,平均每天大约死亡304人,相当于全国每天因车祸死亡的人数,这一数据由中国室内装饰协会环境检测中心调查统计得出。室内空气污染如此普遍,但也无需恐慌,理性选择室内空气污染治理方法才是关键。
除了给太阳能电池降温,这种涂层材料还可给其他很多户外设备或电子仪器降温。比如,汽车在阳光中晒一会儿就会很热,这带来了一些安全问题,也导致下次启动时汽车中的空调需要耗费很多电来降温。而采用他们的涂层材料,汽车的颜色不会发生任何变化,但其温度能够较大幅度地降低,从而节约能源等。