放置在環(huán)境中的傳感器會(huì)在各種天氣條件下長(zhǎng)時(shí)間呆在戶外，并且它們必須不斷自我供電才能收集數(shù)據(jù)。與光伏電池一樣，許多電池都利用太陽(yáng)來(lái)發(fā)電，但是在夜間為室外傳感器供電是一個(gè)挑戰(zhàn)。

熱電設(shè)備利用設(shè)備頂部和底部之間的溫差來(lái)發(fā)電，為利用自然產(chǎn)生的能量提供了一些希望。但是，盡管比光伏發(fā)電更有效，但許多熱電設(shè)備會(huì)翻轉(zhuǎn)其電壓符號(hào)，這意味著當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，電流會(huì)改變其流動(dòng)方向，因此，每天至少兩次將電壓降至零。

作者石井敏說(shuō)：“熱電設(shè)備的信號(hào)取決于設(shè)備頂部和底部之間的溫差�！� “與環(huán)境溫度相比，可以使用冷卻來(lái)產(chǎn)生溫差，如果存在溫差，則可能產(chǎn)生熱電。”

在本周于《應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)》上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，作者測(cè)試了一種由波長(zhǎng)選擇發(fā)射器組成的熱電設(shè)備，該設(shè)備在白天使用輻射冷卻不斷地冷卻該設(shè)備，使熱能從設(shè)備中散布到空氣中。結(jié)果，設(shè)備的頂部比底部的溫度更低，從而導(dǎo)致溫差，從而在白天和黑夜以及各種天氣條件下產(chǎn)生恒定電壓。

作者將寬帶發(fā)射器與選擇性發(fā)射器進(jìn)行了比較，表明選擇性發(fā)射器避免了在環(huán)境溫度變化期間電壓降至零的問(wèn)題。

“對(duì)于選擇性發(fā)射器，最好在大氣窗口中使發(fā)射率接近統(tǒng)一，大約為8到13微米，在這種情況下，大氣透射率很高，并且熱發(fā)射可以有效地輻射到太空中，從而使設(shè)備冷卻。” Ishii說(shuō)過(guò)。

他們測(cè)試的設(shè)備由玻璃基板底部的100納米厚的鋁膜組成。作者發(fā)現(xiàn)，其他熱源，例如可能安裝傳感器的屋頂，可以增強(qiáng)其產(chǎn)生電壓的能力。

石井說(shuō)：“大的溫差會(huì)導(dǎo)致大的熱電電壓�！� “在設(shè)備背面使用熱量會(huì)使底部和頂部之間的溫度差變大，因此來(lái)自設(shè)備后面的熱量有利于熱電發(fā)電。”