太阳可以说是最重要的可再生资源，以热和光的形式提供能源。最近的趋势表明，随着太阳能电池板在人们的家中越来越常见，收集和转换太阳能也变得越来越受欢迎。
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虽然太阳能电池并不是什么新鲜事物，但最近光伏电池的进展却令人瞩目。然而，即使太阳能的进展和潜在应用，该技术仍然存在一些限制，即，一天中的时间和天气条件如何限制其使用和有效性。
这些限制使得研究人员休斯顿大学开发一种创新的太阳能收集设备，有可能全天候产生太阳能。Kalsi机械工程助理教授Bo Zhao和他的博士生Sina Jafari Ghalekohneh都突破了传统太阳能设备的限制。
有了我们的建筑，太阳能的收集效率可以提高到热力学极限。
赵波，休斯敦大学机械工程Kalsi助理教授
达到最大热力学极限
通常情况下，太阳能热光伏电池(stpv)的工作原理是吸收阳光，激活半导体晶圆中的电子，并产生可转换为电力供应的电流。因此，stpv通常由层组成，其中一层是面向太阳并吸收光(光子)的一面。
在这个系统中，光子被转化为热能，但一个暴露在太阳辐射的全部能量下的太阳能电池的热力学效率只能达到其容量的85%左右。这个极限被称为黑体极限，与被认为是太阳能收集的最佳极限(93.3%)有一定差距。
在这项工作中，我们证明了效率赤字是由系统的互易导致中间层不可避免地向太阳反发射造成的。我们提出了利用具有非互易辐射特性的中间层的非互易STPV系统。
赵波，休斯敦大学机械工程Kalsi助理教授
这意味着通常被丢弃并被重定向回能量来源——太阳——的辐射反而被输送回细胞，从而产生更大的光子通量。
＂我们的研究表明，通过这样的改进，非互易的STPV系统可以达到Landsberg极限，并且具有单结光伏电池的实际STPV系统也可以获得显著的效率提升。”赵说。
开发新型太阳能设备
正如政策制定者和全球领导人所强调的，由于全球能源短缺和到2050年实现净零(碳排放)的需要，开发先进太阳能技术的重要性现在比以往任何时候都更加重要。为实现这一目标，应在2030年之前将排放量减少至少45%，以确保全球变暖不超过《巴黎协定》所建议的1.5°C。
因此，赵和Ghalekohneh在杂志上的论文中详细描述了这种新型太阳能装置应用物理评论这标志着提高太阳能技术效率的重要一步。
两人声称，这种新型的STPV技术还可以与经济型热能储存装置搭配使用，从理论上讲，这将创造一个可以全天候发电的系统，从而克服传统太阳能电池仅依赖日光或天气条件的局限性。
我们的工作突出了非互易热光子元件在能量应用中的巨大潜力。该系统为显著提高STPV系统的性能提供了新的途径。这可能为非互易系统在目前发电厂使用的STPV系统中实现铺平道路。
赵波，休斯敦大学机械工程Kalsi助理教授
除了提高效率和打破传统stpv的限制外，该系统还承诺“密实度和dispatchability，简而言之，这意味着根据市场需求发电——对于一个已经面临能源危机的世界来说，这是一个及时的到来。
参考资料及进一步阅读
Jafari Ghalekohneh, S.和赵b .(2022)非互易太阳能热光伏。应用物理评论18(3),(在线)。可以在:https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.18.034083?ft=1
Fickman, L (2022)太阳能收集系统具有24/7生产太阳能的潜力．[网络]Uh.edu。可以在:https://uh.edu/news-events/stories/october-2022/10032022-bo-zhao-solar-harvesting-24-7.php
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