Các tấm pin mặt trời, như chúng ta đã biết, hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời và chuyển nó thành điện năng. Để đơn giản hóa quá mức, họ sử dụng hai lớp bán dẫn silicon được xử lý khác nhau trong lớp được gọi là tiếp giáp P-N. Lớp N được pha tạp chất "cho" thêm điện tử, lớp P được pha tạp chất "chất nhận" - không gian để các điện tử lắp vào - và ở giữa có một "vùng suy giảm", nơi các điện tử đó và chất nhận điện tử. các lỗ trống ít nhiều loại trừ nhau, tạo ra một rào cản ngăn không cho tất cả các electron của phía N khuếch tán thẳng qua phía P.

Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào tế bào, năng lượng nhiệt của các photon tới được hấp thụ trong silicon và nếu một điện tử trong vùng cạn kiệt nhận đủ năng lượng để nhảy dải băng giữa hai bên, nó có thể bật ra khỏi lỗ trống và được tăng tốc qua về phía N thì hiệu điện thế giữa hai bên tăng dần. Kết nối hai mặt với nhau trong một mạch ngoài, bạn có thể chạy các electron trở lại mặt P và tạo ra điện.

Tất cả những điều đó có nghĩa là, chính năng lượng nhiệt trong các photon từ bầu trời xuống sẽ khởi động quá trình này. Nhưng đây không chỉ là quá trình một sớm một chiều. Khi hành tinh của chúng ta quay xung quanh, bức xạ mặt trời nóng lên Trái đất vào ban ngày, nhưng Trái đất lại giải phóng năng lượng đó dưới dạng ánh sáng hồng ngoại vào ban đêm. Và chính luồng photon hồng ngoại này vào không khí lạnh hơn mà một nhóm các nhà nghiên cứu của UNSW đang nghiên cứu khai thác.

Thiết bị của nhóm nghiên cứu được gọi là đi-ốt phát nhiệt và về cơ bản nó hoạt động giống như nghịch đảo của pin mặt trời, chấp nhận năng lượng nhiệt bức xạ từ Trái đất (hoặc bất kỳ nguồn nhiệt nào khác) vào một khu vực lạnh hơn và chuyển dòng năng lượng qua đó chênh lệch nhiệt độ thành điện thế. Nó được chế tạo bằng cách sử dụng một số vật liệu tương tự được sử dụng trong kính nhìn đêm hồng ngoại.

Nhóm nghiên cứu cho biết đây là một bước đầu tiên, còn một chặng đường dài để tối ưu hóa và phát triển.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí ACS Photonics.