Sensorer placerade i miljön tillbringar långa perioder utomhus under alla väderförhållanden, och de måste kontinuerligt driva sig själva för att samla in data. Många, som solceller, använda solen för att producera el, men att driva utesensorer på natten är en utmaning.

Termoelektriska enheter, som använder temperaturskillnaden mellan enhetens topp och botten för att generera ström, ge något löfte för att utnyttja naturligt förekommande energi. Men, trots att det är mer effektivt än solceller, många termoelektriska enheter vänder tecknet på deras spänning, vilket betyder att den elektriska strömmen ändrar dess flödesriktning, när omgivningstemperaturen ändras, så spänningen sjunker till noll minst två gånger om dagen.

"Tecknet på den termoelektriska enheten beror på temperaturskillnaden mellan enhetens ovansida och botten, "sa författaren Satoshi Ishii." Kylning kan användas för att skapa en temperaturskillnad jämfört med omgivningstemperaturen, och om det är en temperaturskillnad, termoelektrisk generation är möjlig. "

I en studie som publicerades den här veckan i Tillämpad fysikbokstäver , författarna testade en termoelektrisk enhet som består av en våglängdsselektiv emitter som ständigt kyler enheten under dagen med hjälp av strålningskylning, spridningen av termisk energi från enheten till luften. Som ett resultat, ovansidan av enheten är svalare än den nedre, orsakar en temperaturskillnad som skapar konstant spänning genom dag och natt och olika väderförhållanden.

Författarna jämförde en bredbandsemitter med en selektiv emitter, visar den selektiva sändaren undviker problemet med att spänningen sjunker till noll under miljöförändringar i temperatur.

"För den selektiva sändaren, det är bäst att ha emissivitet nära enhet i det atmosfäriska fönstret, cirka 8 till 13 mikrometer, där den atmosfäriska transmittansen är hög och termiska utsläpp effektivt kan stråla ut i rymden, som i sin tur kyler enheten, "Sade Ishii.

Enheten de testade består av en 100 nanometer tjock aluminiumfilm på botten av ett glasunderlag. Författarna upptäckte att andra värmekällor, som taket där en sensor kan monteras, kan öka sin förmåga att generera spänning.

"En stor temperaturskillnad resulterar i en stor termoelektrisk spänning, "Ishii sa." Att använda värmen på enhetens baksida gör temperaturskillnaden mellan botten och toppen större, så värme bakom enheten är fördelaktigt för termoelektrisk produktion. "