如何充分利用白天的太阳能与夜间的外太空冷源，实现全天候、可调控的热电能量转换，是提升可再生能源综合利用效率、拓展热电发电技术应用场景的重要研究方向。尽管太阳能加热与辐射冷却已被用于构建全天候热电发电系统，但现有系统多采用光谱特性固定的辐射器件，难以适应昼夜环境变化并主动调控冷热端温差及电输出。针对这一问题，研究团队提出了一种可调全天热电发电机（TAD-TEG），将多层太阳吸收器、光学滤波器、辐射冷却器与热电发电器件集成于同一体系，并利用IST材料非晶态与晶态之间的可逆相变，实现冷端辐射特性的主动切换，从而增强系统对不同昼夜环境的适应与调控能力。研究结果表明，优化后的太阳吸收器在AM1.5太阳光谱下的加权太阳吸收率达到0.961；冷端组合结构在8–13 μm大气窗口内的发射率可由关闭状态下的0.007调节至开启状态下的0.98，同时在两种状态下均保持较强的太阳辐射抑制能力。在典型环境条件下，当辐射冷却功能开启时，系统白天和夜间的平均发电功率密度分别达到12.80 W/m2和0.114 W/m2，全天发电量达到167.66 Wh/m2，较关闭状态下的96.99 Wh/m2显著提升。此外，该系统在不同季节和地理环境下均表现出良好的可调发电特性和环境适应性。研究为充分利用昼夜自然热源与冷源、实现全天候可调热电能量采集提供了新的设计思路。相关研究成果以“Tunable all-day thermoelectric generator driven by solar heating and radiative cooling”为题，发表于《Renewable Energy》。
Tunable all-day thermoelectric generator driven by solar heating and radiative cooling.pdf
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