随着化石能源枯竭和环境污染问题日益加剧，寻找新型环保的可再生能源是大势所趋。太阳能电池是一种直接将太阳能源转化成电能的装置，受到广泛关注。然而在工作过程中，电池温度升高，会导致光电转化效率降低，影响电能输出。目前应用在太阳能电池降温领域的技术多种多样，但大多都需要额外的设备铺设和能量输入，增加装置复杂性和经济投入。辐射冷却作为一种能直接将地表物体热量散发到宇宙空间的被动冷却技术，近年来发展迅速、应用广泛。将辐射冷却技术与太阳能电池结合，可以真正实现太阳能电池环保、零能耗、无需复杂设备的被动冷却。结合课题组内的研究方向与研究内容，以太阳能电池辐射冷却器的结构（周期性/非周期性/平板结构）、功能（日/夜间工作）为分类标准，本工作总结了目前太阳能电池辐射冷却领域的现状与趋势，对当前存在的不足进行了分析，并对未来的发展进行了展望。相关工作以Radiative cooling technologies toward enhanced energy efficiency of solar cells: Materials, systems, and perspectives为题发表在能源领域知名期刊Nano Energy。论文第一作者为北京科技大学能源与环境工程学院硕士研究生魏嘉，通讯作者为北京科技大学能源与环境工程学院王存海副教授。北京科技大学化学与生物工程学院刘敬崇副教授、哈尔滨工业大学王富强教授为论文的共同通讯作者。
图1：有无辐射冷却器情况下的太阳能电池热平衡
图2：用于太阳能电池效率提升的日/夜间辐射冷却技术
图3：典型的周期性辐射冷却器;（a）周期性辐射冷却器示意图；（b）不同辐射冷却器的发射率对比；（c）不同加热功率下的太阳能电池温度；（d）透明硅光子晶体的SEM图像；（e）室外实验的示意图和实际图像；（f）裸电池与铺设平面二氧化硅、光子晶体冷却器的太阳能电池温度对比
图4：周期性SiO2光栅与PDMS金字塔冷却器的结构与性能;（a）SiO2光栅冷却器覆盖在太阳能电池上的实际图像和结构示意图；（b）太阳直射下的室外对比试验；（c）室外实验中，环境参数与对比实验数据的温度变化；（d）PDMS制成的金字塔纹理结构SEM图像与薄膜图像；（e）室外实验装置图（f）有无辐射冷却器时的太阳能电池温度变化对比图
图5：周期性硅柱体辐射冷却器与光栅结构的封装玻璃；（a）在Si-SiO2层上制备的硅圆柱体的SEM横截面图像；（b）测试（实线）与计算（虚线）的玻璃（绿色）、有平板硅模块玻璃（红色）和有周期硅柱体模块玻璃（蓝色）的红外发射率；（c）同（b）对应的近红外半球反射率；（d）LTRC的图像与室外实验装置（右）；（e）实验样品在测试期间的温度、开路电压变化
图6：典型的非周期性辐射冷却器;（a）阳极氧化铝辐射冷却器的图像与微观结构；（b）阳极氧化铝辐射冷却器的透过性；（c）在测试期间太阳能电池的温度变化；（d）随机倒金字塔结构的PDMS薄膜制备简图（上）、实际图像（中）与微观结构（右下）；（e）室外实验装置；（f）在太阳能电池上铺设不同薄膜时的温度变化
图7：超材料平板结构辐射冷却器;（a）超材料平板辐射冷却器原理图。随机分散在PDMS薄膜中的SiO2颗粒能抑制可见光散射，同时保持高透明度。（b）样品附在弯曲玻璃上的示意图；（c）室外实验装置。实验装置向南倾斜30°以最大限度接受太阳光；（d）辐射冷却器的透过率、反射率与发射率；（e）裸电池与铺设辐射冷却器的太阳能电池温度对比
总结：本工作对目前太阳能电池辐射冷却应用领域的现状进行了梳理、分析，以日间辐射冷却器、夜间辐射冷却器、特殊类型辐射冷却器为分类，对其结构和功能进行了分析与讨论，对不同结构的辐射冷却器做出了归类分析，针对目前该领域所存在的不足进行了探讨，并对未来发展趋势进行了展望。
论文信息：J. Wei, H. Chen, J. Liu, F. Wang, C. Wang. Radiative cooling technologies toward enhanced energy efficiency of solar cells: Materials, systems, and perspectives. Nano Energy, 136, 110680, 2025.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285525000394
声明：本文部分素材源自网络，版权归原作者所有。分享旨在促进信息传递与交流，不代表本公众号立场。如有不当，请联系我们处理，欢迎投稿分享！
联系方式：spacethermalradiation@gmail.com.
