日本京都大學的野田進教授等人組成的研究團隊開發出了一種新裝置，可提高新一代發電技術——將熱量轉化爲光並利用光伏電池發電的 「熱光發電」的效率。目前的硅光伏電池的能源轉化效率的理論極限約爲30％，而熱光發電在理論上可實施超過35％的高轉化效率，作爲有助於實施去碳社會的新技術，計劃10年後投入實用。
向熱光發電裝置提供熱能即可發電（圖片由京都大學野田教授提供）
現有的光伏電池只能利用太陽光中包含的各種波長中的一部分。熱光發電是將太陽光轉化爲易於光伏電池回收的波長的光，從而提高利用效率的技術。
熱光發電是結合溫度升高後發光的「光源」和光伏電池來發電的。可以利用聚光透鏡收集太陽光，加熱硅光源。
透過改良光源的結構，加熱後的光源發出的光會變成容易被光伏電池吸收的光，透過用這種光照射光伏電池來產生電力。無法吸收的光可以利用反射鏡進行再利用，以減量浪費。如何在不產生浪費的情況下將光源發出的光傳遞給光伏電池，是提高效率的關鍵。
以往的裝置在光源與光伏電池之間有一個數毫米的縫隙。受這個縫隙影響，由熱量轉化而來的光會在光源内部反射，產生的光中只有十分之一左右能傳輸給光伏電池。但是，如果使光源與光伏電池進一步靠近，溫度超過1000攝氏度的光源會與光伏電池的一部分接觸，無法保持光源的高溫。
此次，研究團隊將裝置的光源與光伏電池之間的隔膜等比縮小到140奈米（1奈米爲10億分之1米），比光的波長還要短。採用了精確堆疊細結構的技術，利用10微米（1微米爲100萬分之1米）的細梁支撐光源。
後面電腦屏幕上顯示的是是熱光發電的光源發光的樣子，前面電腦屏幕上觀察的是裝置產生的電流（圖片由京都大學野田教授提供）
這樣熱量不會從光源逸出，只有光源可以保持高溫狀態。即使是因高溫而膨脹的光源，也不必擔心接觸到光伏電池。
由於光源與光伏電池靠得很近，形成了一體化，產生的光不會在光源内部反射，可以傳輸給光伏電池。在實驗中，研究團隊將光源加熱到1000攝氏度左右發現，利用銦、鎵和砷製造的光伏電池可以獲得更多的光。
這個成果超越了可以提取到光源外部的光的極限值——「黑體極限」。經應答，光伏電池產生了約爲以往的熱光發電裝置5～10倍的電流。
雖然目前的發電效率只有1％左右，但今後將推進提高光源的溫度、進一步等比縮小光源與光伏電池之間的縫隙等改良。野田教授表示：「希望能以現有光伏電池百分之一的尺寸獲得相同的發電量。」
日文：北川舞、《日經產業新聞》，2021/09/22
中文：JST客觀日本編輯部
