隨著傳感器和增強型通信工具的加入，提供輕便的便攜式電源變得更具挑戰性。陸軍資助的研究展示了一種將熱能轉化為電能的新方法，可以提供緊湊高效的電力。
熱物體以光子的形式將光輻射到周圍環境中。發射的光子可以被光伏電池捕獲并轉化為有用的電能。這種能量轉換方法被稱為遠場熱光伏，或 FF-TPV，已經開發多年；然而，它的功率密度低，因此需要發射器的高工作溫度。
只要溫度高就能發電？如何做到讓電源輕松上陣
這項在密歇根大學進行并發表在Nature Communications 上的研究展示了一種新方法，其中發射器和光伏電池之間的間隔減小到納米級，從而實現比 FF-TPV 更大的功率輸出相同的發射器溫度。
這種能夠捕獲被捕獲在發射器近場中的能量的方法被稱為近場熱光伏或 NF-TPV，它使用定制的光伏電池和發射器設計，非常適合近場工作條件。
據報道，該技術的功率密度幾乎比報告最好的近場 TPV 系統高出一個數量級，同時工作效率也提高了六倍，為未來的近場 TPV 應用鋪平了道路。 Edgar Meyhofer 博士，密歇根大學機械工程教授。
Mike Waits 博士說：“陸軍在部署和戰場行動期間會使用大量電力，必須由士兵或重量受限的系統攜帶?！?“如果成功，未來近場 TPV 可以作為更緊湊、更高效的電源，因為這些設備可以在比傳統 TPV 更低的工作溫度下工作?！?br />
TPV 器件的效率由發射器和光伏電池之間的總能量轉移中有多少用于激發光伏電池中的電子-空穴對來表征。雖然增加發射器的溫度會增加電池帶隙以上的光子數量，但需要最小化可以加熱光伏電池的子帶隙光子數量。
“這是通過制造具有超平坦表面和金屬背反射器的薄膜 TPV 電池實現的，”密歇根大學電氣和計算機工程教授 Stephen Forrest 博士說?！半姵貛兑陨系墓庾颖晃⒚缀竦陌雽w有效吸收，而帶隙以下的光子被反射回硅發射器并回收利用?！?br />
該團隊在厚的半導體基板上生長薄膜砷化銦鎵光伏電池，然后剝離電池的非常薄的半導體有源區并將其轉移到硅基板上。所有這些設備設計和實驗方法的創新導致了一種新型的近場 TPV 系統?！霸搱F隊實現了創紀錄的 ~5 kW/m2 功率輸出，這比之前文獻中報道的系統大一個數量級，”密歇根大學機械工程教授 Pramod Reddy 博士說。
只要溫度高就能發電？如何做到讓電源輕松上陣
研究人員還進行了最先進的理論計算，以估計光伏電池在每個溫度和間隙尺寸下的性能，并在實驗和計算預測之間顯示出良好的一致性?！澳壳暗难菔痉霞{米級輻射傳熱的理論預測，并直接展示了為陸軍在電力和能源、通信和傳感器方面的應用開發未來近場 TPV 設備的潛力，”項目經理 Pani Varanasi 博士說， DEVCOM ARL 資助了這項工作。
