范汕洄團(tuán)隊(duì)21日在美國《國家科學(xué)院學(xué)報》上報告說，他們利用微加工技術(shù)在二氧化硅薄片上蝕刻微米量級的小孔，設(shè)計(jì)了一種二氧化硅光子晶體涂層材料。這種材料對可見光是透明的，但有很強(qiáng)的熱輻射能力。使用這種涂層的太陽能電池板能吸收同樣多的太陽光，同時溫度得到降低。
范汕洄在接受記者采訪時說，這種晶體是被動制冷，工作時不需要電，也不需要其他任何能量的輸入。其基本原理是令波長10微米左右的熱輻射發(fā)散到空中，因?yàn)檫@種波長的熱輻射不會被大氣吸收、阻攔，從而能夠?yàn)樘柲茈姵匕褰禍?。在自然界，這種制冷方式常見。
用硅片進(jìn)行的測試表明，這種晶體可將硅片溫度降低13攝氏度。范汕洄說，太陽能電池不會把吸收的陽光全部轉(zhuǎn)化為電力，沒有轉(zhuǎn)化的就變成熱。太陽能電池越熱，其效率越低。如果太陽能電池板能降低13攝氏度，那么其工作效率將提高1%。幾十年來，商用硅基太陽能電池效率提高0.1%都是很大的進(jìn)步，而今其總體效率也只有20%左右，因此如能提高1%，那將是“非常非常大的進(jìn)步”。
范汕洄表示，傳統(tǒng)上人們在考慮為太陽能電池降溫的時候，主要考慮在可見光波段內(nèi)為其降溫，很少有人考慮在10微米這種遠(yuǎn)紅外波段，因此在設(shè)計(jì)思路上是一個很大的轉(zhuǎn)變。此外，相關(guān)制造工藝在工業(yè)界都是標(biāo)準(zhǔn)工藝，對太陽能電池板成本影響不大。
論文第一作者、范汕洄團(tuán)隊(duì)的朱林曉說，除了給太陽能電池降溫，這種涂層材料還可給其他很多戶外設(shè)備或電子儀器降溫。比如，汽車在陽光中曬一會兒就會很熱，這帶來了一些安全問題，也導(dǎo)致下次啟動時汽車中的空調(diào)需要耗費(fèi)很多電來降溫。而采用他們的涂層材料，汽車的顏色不會發(fā)生任何變化，但其溫度能夠較大幅度地降低，從而節(jié)約能源等。