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新型Janus螺旋結(jié)構(gòu)納米線組裝體光熱電器件問世
2022年11月11日 14:06:49
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：3922
近日,，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團隊研制了一種新型柔性Janus螺旋結(jié)構(gòu)的納米線組裝體光熱電器件，這種器件的結(jié)構(gòu)可以在不耗費額外能量的同時,，以一種柔性結(jié)構(gòu)被動捕獲和耗散熱量,，為實現(xiàn)普適性和高性能熱電器件設(shè)計提供了一種新的途徑,。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】目前我國在能量利用中,，有大約60%的能量以廢熱的形式損耗，這些廢熱通常被忽視而浪費,。如何有效利用這些廢熱,，是一個亟待解決的問題。太陽能熱電設(shè)備在解決全球變暖問題方面發(fā)揮著重要作用,，因為它們具有將廢熱和太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的獨特功能,，同時，還能利用光熱效應(yīng)來進一步提高發(fā)電效率,。除了選擇熱優(yōu)值更大的熱電材料外,，電能輸出功率也取決于太陽能熱電設(shè)備兩端的溫差。
近日,，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團隊研制了一種新型柔性Janus螺旋結(jié)構(gòu)的納米線組裝體光熱電器件,，這種器件的結(jié)構(gòu)可以在不耗費額外能量的同時，以一種柔性結(jié)構(gòu)被動捕獲和耗散熱量,，為實現(xiàn)普適性和高性能熱電器件設(shè)計提供了一種新的途徑,。
研究人員發(fā)展了一種將輻射冷卻和選擇性光譜吸收材料協(xié)同利用的策略。當(dāng)器件處于陽光照射下時,，頂部輻射冷卻層可以將陽光最大程度的反射來減小光熱效應(yīng),，同時與溫度為3K的宇宙深空進行輻射換熱，產(chǎn)生一個較低的溫度而不需要外接冷卻裝置。另一方面,，器件底端的選擇性太陽能吸收層則在最大化吸收太陽光的同時,，減少熱量的輻射熱損失。
為了制備出這種Janus器件,，研究人員在輻射冷卻材料的背面組裝一層有序的碲納米線薄膜,，隨后利用原位陽離子交換反應(yīng)形成一端是p型碲化亞銅納米線和一端是n型碲化銀納米線的異質(zhì)結(jié)陣列。隨后將陣列螺旋化得到Janus螺旋STE器件,。
隨后,，研究人員還將制備好的器件置于戶外測試，發(fā)現(xiàn)在中午約0.6個太陽光的光照下,，這種Janus螺旋STE器件兩端可以產(chǎn)生將近30K的溫差,。當(dāng)器件處于陽光照射下時，頂部輻射冷卻層可以將陽光最大程度的反射來減小光熱效應(yīng),，同時與溫度為3K的宇宙深空進行輻射換熱,，產(chǎn)生一個較低的溫度而不需要外接冷卻裝置。除此之外,，器件底端的選擇性太陽能吸收層則在最大化吸收太陽光的同時,，減少熱量的輻射熱損失。
不同于絕大多數(shù)光熱電器件,，這種器件的光熱端因設(shè)置在底部,，使其具有和廢熱協(xié)同發(fā)電的潛力。此外,，由于器件兩端輻射率很大的差異,，使其在夜間仍然具有一定的溫差來進行發(fā)電。因此,，這種器件的結(jié)構(gòu)可以在不耗費額外能量的同時,，以一種柔性結(jié)構(gòu)最大限度地捕獲和耗散熱量，有效利用太陽能和宇宙的寒冷,，為實現(xiàn)普適性和高性能熱電器件設(shè)計提供了一種新的途徑,。
該研究成果以題為“Janus Helical Ribbon Structure of Ordered Nanowire Films for Flexible Solar Thermoelectric Devices”發(fā)表在Advanced Materials上。
(資料來源：科技日報)
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