日本京都大学的野田进教授等人组成的研究团队开发出了一种新装置，可提高新一代发电技术——将热量转化为光并利用光伏电池发电的 “热光发电”的效率。目前的硅光伏电池的能源转换效率的理论极限约为30％，而热光发电在理论上可实现超过35％的高转换效率，作为有助于实现脱碳社会的新技术，计划10年后投入实用。
向热光发电装置提供热能即可发电（图片由京都大学野田教授提供）
现有的光伏电池只能利用太阳光中包含的各种波长中的一部分。热光发电是将太阳光转化为易于光伏电池回收的波长的光，从而提高利用效率的技术。
热光发电是结合温度升高后发光的“光源”和光伏电池来发电的。可以利用聚光镜收集太阳光，加热硅光源。
通过改良光源的结构，加热后的光源发出的光会变成容易被光伏电池吸收的光，通过用这种光照射光伏电池来产生电力。无法吸收的光可以利用反射镜进行再利用，以减少浪费。如何在不产生浪费的情况下将光源发出的光传递给光伏电池，是提高效率的关键。
以往的装置在光源与光伏电池之间有一个数毫米的缝隙。受这个缝隙影响，由热量转化而来的光会在光源内部反射，产生的光中只有十分之一左右能传输给光伏电池。但是，如果使光源与光伏电池进一步靠近，温度超过1000摄氏度的光源会与光伏电池的一部分接触，无法保持光源的高温。
此次，研究团队将装置的光源与光伏电池之间的间隔缩小到140纳米（1纳米为10亿分之1米），比光的波长还要短。采用了精确堆叠微细结构的技术，利用10微米（1微米为100万分之1米）的细梁支撑光源。
后面电脑屏幕上显示的是是热光发电的光源发光的样子，前面电脑屏幕上观察的是装置产生的电流（图片由京都大学野田教授提供）
这样热量不会从光源逸出，只有光源可以保持高温状态。即使是因高温而膨胀的光源，也不必担心接触到光伏电池。
由于光源与光伏电池靠得很近，形成了一体化，产生的光不会在光源内部反射，可以传输给光伏电池。在实验中，研究团队将光源加热到1000摄氏度左右发现，利用铟、镓和砷制造的光伏电池可以获得更多的光。
这个成果超越了可以提取到光源外部的光的极限值——“黑体极限”。经确认，光伏电池产生了约为以往的热光发电装置5～10倍的电流。
虽然目前的发电效率只有1％左右，但今后将推进提高光源的温度、进一步缩小光源与光伏电池之间的缝隙等改良。野田教授表示：“希望能以现有光伏电池百分之一的尺寸获得相同的发电量。”
日文：北川舞、《日经产业新闻》，2021/09/22
中文：JST客观日本编辑部
