关于物体辐射出的红外线能否通过光电效应转换成电能

【专家解说】：首先，红外线是能够通过光电效应转换成电能的，只不过现在这样的电能很难被做为电源来使用，而只是做为对红外信号的检测手段。 1、辐射的能量 根据普朗克黑体辐射定律，黑体辐射的电磁波的波长分布中能量最强的波长λm与黑体的温度成反比。随着温度的降低，一方面，各种波长的辐射强度都有减弱；另一方面，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动。在不同的温度范围，对象发出的电磁波能量的波长分布不同，高温时，能量集中在可见光甚至紫外光区；在常温(0～100℃)范围，能量主要集中在中红外和远红外波长。 红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm之间；远红外线，波长为6.0～l000μm 之间。 海水辐射的电磁波长在1.50～6.0μm之间。 至于强度，军用夜视仪可以看到物体在常温下辐射的红外线，不过，夜视仪需要消耗电能来处理传感器的信号，经过高倍放大后，重新生成可见的图像。 2、重复说一下光电效应 物理学认为光能是由分离的能团——光子组成，光子的能量E和频率f的关系： E=hf 式中 h——普朗克常数，h=6.626×l0-34（J· s）。 光照射在物体上可看成是一连串具有能量为E的光子轰击物体,如果光子的能量足够大，物质内部电子在吸收光子后就会摆脱内部力的束缚，成为自由电子，自由电子可能从物质表面逸出，也可能参与物质内部的导电过程，这种现象称为光电效应。光电效应有一定的截止频率，当光的频率低于某一阈值时，光的强度再大也不能激发导电电子。 3、对红外光的光电转换 现在能将红外光转化为电的材料，一种是半导体光电器件，如硅、锗等材料制成的光电池、光电二极管；一种是陶瓷红外热释电器件。据说植物、生物具有光电感应的本领，产生微弱的生物电，用于光合作用、神经传导，这里就不说这个了。 光电器件的光谱带宽与材料有关，硅光电二极管为0.4~1.1μm, 峰值出现在0.9um，锗光电二极管的带宽为0.6~1.8μm，峰值出现在1.5μm。 红外热释电元件对波长为几个μm的红外辐射也非常敏感。 看来，用锗材料制作光电池的话，是能将海水辐射的红外线转换成电能的，或者用红外热释电元件也可以产生电信号。 4、效率和成本 现在用得最多的光发电装置是采用硅太阳能电池板。太阳能电池的量子效率是指太阳能电池的电荷载流子数目与照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。现在硅光电池的效率在20%左右。 根据能量守恒定律，光子的能量大小也决定了转换为电能的能量大小，所以，在光强相同的情况下，红外线光电池产生的电能要比可见光的小。这大概也是现在的光电池用于可见光的原因之一吧。 （光电池还比较忌讳高温，所以要把红外线尽量滤掉，只用可见光。） 硅光电池的生产已经有了批量，但成本仍很高。那么对于红外光来说，要用锗材料的光电池，其成本是非常高的，而其转换效率也很成问题。 红外热释电元件目前还只能产生微弱的电信号，用于对中、远红外线的探测。 5、藐似舍近求远 假如有很好的截止频率低的材料以光电效应将红外红转换成电能，那么是否会考虑利用海水的辐射呢？应该是不会的。 先不说水的比热容较大，温度不见得比其上方的空气高，单说海水上方的天空，不仅有红外线、而且有可见光啊！ 在能量密度（光强）方面，晴天的阳光明显大于阴天的可见光，直接的光照肯定要远远大于海水辐射的红外光。 再说，将电池板面向天空容易，而要面向大海，难！ 6、再谈海水能量的利用 可以考虑对海水中蕴含的巨大能量的其它利用方式：如潮汐发电、提取核能、海沟暗流发电，等等。这里有专讲：http://baike.baidu.com/view/697636.htm?fr=ala0_1 水平有限，用了大半天时间，不当之处请多多包涵。