Tänk om solceller fungerade på natten? Det är inget skämt, enligt Jeremy Munday, professor vid institutionen för elektroteknik och datateknik vid UC Davis. I själva verket skulle en speciellt designad fotovoltaisk cell kunna generera upp till 50 watt effekt per kvadratmeter under idealiska förhållanden på natten, ungefär en fjärdedel av vad en konventionell solpanel kan generera dagtid, enligt ett konceptdokument från Munday och doktorand Tristan Deppe. Artikeln publicerades i och presenterades på omslaget till januari 2020-numret av ACS Photonics.

Munday, som nyligen anslöt till UC Davis från University of Maryland, utvecklar prototyper av dessa ”nattsolceller” som kan generera små mängder elektrisk ström. Forskarna hoppas kunna förbättra enhetens effekt och effektivitet.

Munday sa att processen liknar hur en normal solcell fungerar, men omvänt. Ett objekt som är varmt jämfört med omgivningen kommer att stråla ut värme som infrarött ljus. En konventionell solcell är kall jämfört med solen, så den absorberar ljus.

Rymden är verkligen kall, så om du har ett varmt föremål och riktar det mot himlen, kommer det att stråla ut värme mot rymden. Människor har använt detta fenomen för nattkylning i hundratals år. Under de senaste fem åren, sade Munday, har det varit mycket intresse för enheter som kan göra detta under dagen (genom att filtrera bort solljus eller rikta bort från solen).

Genererar kraft genom att stråla ut värme
Forskarna beskriver sin uppfinning som i det närmaste en omvänd solpanel. Istället för att alstra elektricitet genom att fånga solstrålar, ska de alstra el genom att sända ut värmestrålning i rymden.
Det finns redan liknande enheter, s k termoradiativ cell, som genererar ström genom att utstråla värme till omgivningen. Forskare har undersökt att använda dem för att fånga spillvärme från motorer.

”Vi tänkte, om vi tog en av dessa enheter och lägger den i ett varmt område och pekade det mot himlen,” sa Munday. Denna termoradiativa cell som riktas mot natthimlen skulle avge infrarött ljus eftersom det är varmare än yttre rymden.

”En vanlig solcell genererar el genom att absorbera solljus, vilket får en spänning att dyka upp över enheten och en ström att flöda. I dessa nya enheter släpps ljus istället ut och strömmen och spänningen går i motsatt riktning, men du genererar fortfarande ström, ”sa Munday. ”Du måste använda olika material, men fysiken är densamma.”

Enheten fungerar också under dagen om du vidtagit åtgärder för att antingen blockera direkt solljus eller rikta bort det från solen. Eftersom denna nya typ av solcell potentiellt skulle kunna fungera dygnet runt är det ett spännande alternativ för att balansera elnätet över dygnet mellan dag och natt.

Forskarna vid UC Davis ska nu konstruera små prototyper av sina anti-solceller för att testa hur väl de fungerar och hur hög effekt de kan få ut.