太陽能板無法轉換所有的光，像是矽晶太陽能就只能吸收近紅外光、可見光及紫外光，波長較長的紅外光則完全無法吸收，其餘能量會轉為熱，而最近美國萊斯大學研究指出，透過神奇材料奈米碳管，我們可將太陽能「廢熱」轉換成電池能吸收的窄頻寬光線，進而將轉換效率提高至 80% 以上。

提升太陽能轉換效率並不容易，目前太陽能技術大多以轉換可見光為主，紅外光時常被忽略進而浪費，也因為矽晶物理特性，只能將等同於近紅外光的較低能量轉換成電，其餘轉為熱，因此太陽能理論轉換效率最高僅 29.3% 左右。

因此有不少科學家為了提高轉換效率，不是改用其他光電材料，就是都希望能將紅外光轉換成太陽能板可吸收的光譜，而美國萊斯大學的方法也差不多，他們看好太陽能產生的「熱」，想要利用奈米碳管將廢熱再利用，進而提升太陽能板性能。

簡單來說，他們想捕捉太陽能板產生的熱輻射：「熱光子（Thermal photons）」，萊斯大學材料科學與奈米工程系教授河野淳一郎（Kono Junichiro）指出，熱光子是物體散發出來的紅外線，就好比如果人們用熱成像來觀察某物體，就會發現他們正在發光，相機就是在捕捉這些光子。

幾乎所有的熱輻射都是由不同頻率的紅外線組成，但就如同上面所說，目前的太陽能板無法轉換所有的紅外線，河野教授指出，通常熱輻射為寬波段，團隊得將光轉換成較窄的波段，才能加以利用。

對此萊斯大學團隊為了捕捉太陽能板產生的中波紅外光，研製出晶圓般薄的奈米碳管薄膜，其中奈米碳管導電性、導熱性、材料強度都比矽還要高，可承受 700 度高溫，自 1991 年發現至今，它一直都是備受矚目的神奇材料之一，能在電晶體、鋰離子電池、超級電容、太陽能蒸餾等等的研究中發現它們的身影。

 

 

▲ 奈米碳管薄膜的掃描電子顯微鏡（SEM）圖片

在該研究中，團隊在有如晶片大小的奈米碳管薄膜上刻出亞微米級模槽，電機工程助理教授 Gururaj Naik 表示，奈米碳管吸收熱光子後，就能加以控制，再傳變成窄頻寬光線。簡言之，熱光子可以從任何入口進來，但出口只有一個。

團隊並不是直接將熱能轉換成電，而是將熱能轉換成光，最後再用來發電，Naik 表示，透過壓縮並轉換熱能，將能提高轉換效率，理論上轉換效率可高達 80%。

理論轉換效率高達 80% 聽起來是種天方夜譚，但這也不是第一個對奈米碳管寄予重望的團隊，美國太陽能公司 NovaSolix 公司希望可運用奈米碳管與整流天線（rectifying antenna）技術來打造全新的太陽能板，整流天線可以將無線電波與紅外光轉換成直流電，因此善加利用整流天線的特性，並結合奈米碳管技術，或許能突破極限來吸收可見光，其理論轉換效率甚至可達到 90%。

而未來這兩種技術是否真的能抵達如此瘋狂的境界，還需要再進一步觀察。