太阳-热能技术是一种有前途的环境友好型能源采集方法，在解决化石燃料能源危机方面具有潜在的作用。该技术将太阳光转化为热能，但要在保持高吸收率的同时抑制能量耗散是很有挑战性的。现有的依靠微观或纳米工程的太阳能采集器不具备足够的可扩展性和灵活性，将需要一种新的策略来实现高性能的太阳光采集，同时简化制造和降低成本。

太阳-热能技术作为一种环境友好的能源，有潜力解决化石燃料危机。然而，目前的太阳能采集器在可扩展性和灵活性方面存在局限性。为了解决这些挑战，研究人员设计了一种新的太阳能采集器，具有增强的能量转换能力。新设计的目的是简化制造，降低成本，同时提高性能。

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在AIP出版的《APL光子学》中，来自哈尔滨大学、浙江大学、长春光机所和新加坡国立大学的研究人员设计了一种具有增强能量转换能力的太阳能采集器。

该装置采用了准周期的纳米级图案--意味着它的大部分是交替一致的图案，而剩下的部分包含随机缺陷（不同于纳米制造的结构），但不影响其性能。事实上，放宽对结构周期性的严格要求，大大增加了设备的可扩展性。

该制造过程利用了自组装的纳米颗粒，这些颗粒在没有任何外部指令的情况下，根据它们与附近颗粒的相互作用形成有组织的材料结构。该装置收集的热能可以通过热电材料转化为电能。

图片显示了该装置的太阳-热转换（左）和太阳能热电采集（右）

浙江大学的作者李颖说："太阳能以电磁波的形式在广泛的频率范围内传输，一个好的太阳能-热能采集器应该能够吸收该波并发热，从而将太阳能转换为热能。这个过程需要很高的吸收率（100%是完美的），而且太阳能收割机还应该抑制其热辐射，以保存热能，这需要低的热辐射率（零意味着没有辐射）。"

为了实现这些目标，收割机通常是一个具有周期性纳米光子结构的系统。但是，由于图案的刚性和高制造成本，这些模块的灵活性和可扩展性会受到限制。

与以前的策略不同，这种准周期性纳米光子结构是由氧化铁（Fe3O4）纳米颗粒自组装的，而不是繁琐和昂贵的纳米制造。他们的准周期纳米光子结构实现了高吸收率（大于94%），抑制了热发射率（小于0.2），在自然太阳光照下，吸收器具有快速和明显的温度上升（大于80摄氏度）。

基于该吸收器，该团队建立了一个灵活的平面太阳能热电采集器，它达到了每平方厘米超过20毫伏的重要维持电压。他们期望它能为每平方米的太阳能辐照提供20个发光二极管的电力。这种策略可以为低功率密度的应用服务，使太阳能采集的工程更加灵活和可扩展。

"我们希望我们的准周期性纳米光子结构将激发其他工作，"李说。"这种高度通用的结构和我们的基础研究可以用来探索太阳能采集的上限，如灵活的可扩展的太阳能热电发电机，它可以作为一个辅助的太阳能采集组件，以提高光伏架构的总效率。"

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