创造一种非常适合将太阳能转化为热能的材料的关键是调整材料的吸收光谱恰到好处：它应该吸收从太阳到达地球表面的几乎所有波长的光 - 但其余的不是光谱，因为这将增加材料再辐射的能量，从而失去转换过程。

麻省理工学院的研究人员表示，他们已经完成了一种非常接近太阳能吸收“理想”的材料的开发。该材料是二维金属介电光子晶体，具有从各种角度吸收太阳光并承受极高温度的额外好处。也许最重要的是，材料也可以在大规模上廉价制造。

本周在麻省理工学院博士后Jeffrey Chou，教授Marin Soljacic，Nicholas Fang，Evelyn Wang和Sang-Gook Kim以及其他五人共同撰写的一篇论文中描述了这种材料的创作。

该材料作为太阳能热光电(STPV)装置的一部分：太阳光的能量首先转化为热量，然后使材料发光，发出的光又可以转换成电流。

该论文的第一作者，麻省理工学院机械工程系的Chou解释说，该团队的一些成员研究了早期的STPV装置，该装置采用了空心腔的形式。“他们是空的，里面有空气，”他说。“没有人试过将电介质材料放入其中，所以我们试了一下，看到了一些有趣的特性。”

在利用太阳能时，“你想陷阱并将其保留在那里，”周说; 获得恰当的吸收和发射光谱对于高效的S​​TPV性能至关重要。

Chou解释说，太阳能的大部分能量在特定的波长范围内到达我们，从紫外线到可见光，再到近红外线。“这是一个非常具体的窗口，你想要吸收，”他说。“我们建造了这种结构，发现它具有非常好的吸收光谱，正是我们想要的。”

此外，可以非常精确地控制吸收特性：材料由纳米腔的集合制成，“你可以通过改变纳米腔的大小来调节吸收，”Chou说。

Chou说，新材料的另一个关键特性是它与现有的制造技术相匹配。“这是有史以来第一种可以采用基于当前技术的方法制造的设备，这意味着它可以在硅片刻度上制造，”Chou说 - 一边高达12英寸。他说，类似系统的早期实验室演示只能在昂贵的金属基板一侧生产几厘米的设备，因此不适合扩展到商业生产。

Chou说，为了最大限度地利用使用镜子集中阳光的系统，这种材料必须能够在非常高的温度下幸免于难。新材料已经证明它可以承受1000摄氏度(1,832华氏度)的温度，持续24小时而不会严重降解。

由于新材料可以从各种角度有效地吸收太阳光，Chou说，“我们并不真正需要太阳能跟踪器” - 这将大大增加太阳能发电系统的复杂性和费用。

“这是第一个能够同时完成所有这些事情的设备，”周说。“它具有所有这些理想的特性。”

虽然该团队使用包含相对昂贵的金属钌的配方展示了工作设备，“我们对材料非常灵活，”周说。“从理论上讲，你可以使用能够在这些高温下存活的任何金属。”

该集团目前正致力于用替代金属优化系统。Chou预计该系统可在五年内发展成为商业上可行的产品。他正在与Kim合作处理该项目的申请。