太陽能電池可將將太陽光轉化為電能，是現代技術的一個重要發明，但它存在一個巨大的問題，其效率不是非常高，太陽能電池吸收的大部分陽光都以熱量的形式流失了。
結果造成商用太陽能電池板的平均效率在11％至22％之間。現在，一個新設備可以將其提升到驚人的80％。
該設計基於一系列單壁碳納米管
該設計基於一系列單壁碳納米管，重新捕獲紅外輻射的熱光子，這是太陽能電池所散失的熱量。然後，該裝置將該能量作為不同波長的光發射，然後可以將其再循環到電能中。
美國賴斯大學的工程師河野俊一郎(Junichiro Kono)解釋道:「熱光子是從熱體發出的光子。如果你用紅外熱像儀觀察熱點，你會看到它發光。相機正在捕捉這些熱激發的光子。」
挑戰是將寬頻光子擠入一個窄帶
紅外輻射是帶來溫暖的陽光的一部分。肉眼看不見它，但它與光和無線電波以及X射線在同一電磁波譜上。紅外輻射是由你的爐子，篝火，甚至是你溫暖的貓發出的。基本上，任何發熱的東西都會發射紅外線。
工程師古拉傑·納伊（Gururaj Naik）說：「這個問題，，熱輻射是寬頻，而只有當發射在一個窄帶內時，光轉換為電才是有效的。這裡的挑戰是將寬頻光子擠入一個窄帶。」
河野俊一郎
他們的系統涉及密集包裝的碳納米管的精細薄膜，已由河野俊一郎及其同事開發。
這些納米管的一個特性是它們中的電子只能沿一個方向傳播。這產生稱為雙曲線色散的效應，其中膜是在一個方向上的金屬導體，但是垂直於該方向的絕緣體。
這意味著熱光子可以從幾乎任何地方進入，但它們只能從一個方向退出。這種擠壓過程將熱量轉化為光，通過這一流程，它可以轉換成電力。
在該團隊開發的概念驗證設備中，碳納米管薄膜可以承受高達700攝氏度的溫度，儘管該材料能夠承受更高的熱量，高達1600攝氏度。
然後，工程團隊將其設備置於熱源下以確認窄帶輸出。薄膜中的每個諧振腔減小了熱光子的帶，產生光。
下一步研究是利用光伏太陽能電池收集這些光並將其轉換為電能以確認效率預測。
納伊說：「通過將所有浪費的熱能壓縮到一個小的光譜區域，我們可以非常有效地將其轉化為電能，理論預測是我們可以獲得80％的轉換效率。」
該研究發表在《ACS光子學》期刊上。