新型无源装置在白天或晚上持续发电

研究人员开发了一种新型热电发电机(TEG)，它可以利用来自太阳的热量和一种将热量释放到空气中的辐射元素持续发电。由于它可以在白天或晚上以及多云条件下工作，因此新型自供电TEG可以为户外传感器等小型电子设备提供可靠的电源。

“电池等传统电源容量有限，需要定期更换或充电，既不方便也不可持续，”中国集美大学的研究团队负责人刘静说。“我们新的TEG设计可以为小型设备提供可持续和持续的能源解决方案，解决电池等传统电源的限制。”

TEG是固态设备，它利用温差发电而无需任何移动部件。在OpticsExpress杂志上，Liu和一个多机构研究团队描述并展示了一种新的TEG，它可以同时产生必要的热量和冷量，以产生足够大的温差，即使在没有太阳的情况下也能发电。无源电源由易于制造的组件制成。

“我们的自供电热电发电机的独特设计使其无论天气如何都能连续工作，”刘说。“随着进一步的发展，我们的TEG有可能影响广泛的应用，从远程传感器到可穿戴电子产品，促进以更可持续和更环保的方式为我们的日常生活提供动力。”

提升TEG性能

当热电材料经历温度梯度时，电子将从热部分流向冷部分，从而产生电流。尽管基于这种现象的TEG存在，但它们往往会产生不稳定的温差，并且不能产生足够的电力来使用。

为了解决这些局限性，研究人员开发了一种新型TEG。它使用一种称为超宽带太阳能吸收器(UBSA)的组件来捕获阳光，从而加热发电机的一侧。同时，另一个称为平面辐射冷却发射器(RCE)的组件通过释放热量来冷却另一侧。UBSA和RCE都可以应用于柔性基板，例如可用于为可穿戴设备供电。

由于在正常阳光强度下，UBSA的加热功率明显大于RCE的冷却功率，因此研究人员将RCE放置在面积更大的UBSA顶部。当阳光照射到整个设备上时，UBSA未被遮挡的部分吸收太阳能量升温，而顶部的RCE开始冷却。加热和冷却的结合会产生温差，温差会转化为电能。

在夜间或阴天，由于没有阳光直射，温差明显减小。然而，仍然存在一些温差可用于发电，尽管与晴天相比效率较低。

夜间发电

为了测试该设备，研究人员在不同天气条件下进行了户外实验。他们监测了该设备的电压输出，发现它可以在白天和黑夜以及阴天的情况下持续发电。该器件在晴朗的白天条件下实现了166.2mV的峰值电压输出，足以为小型传感器或设备供电。在晴朗的夜间和多云的白天条件下，它分别产生14.7mV和95mV。

“我们将太阳能加热与辐射冷却相结合的创新方法使TEG能够不间断地发电，”研究小组成员蔡浩源说。“这可以改善对关键服务的访问，特别是在无法使用传统电源的偏远或欠发达地区。”

研究人员现在正致力于进一步优化该设备的效率、耐用性和可扩展性，并计划测试其在各种条件下的长期稳定性和可靠性。他们还想探索以合理的成本进行大规模生产的潜力，并改进设备的性能和对不同应用的适应性。