从太阳获取能量的两种最常见方式都有其缺点。光伏电池吸收阳光中的光子并将其转化为电能，但效率仅为 20%。这是因为它们只能使用特定波长范围内的光子来激发电子。太阳能热系统将阳光转化为热能，然后再转化为电能，其效率高于光伏电池，因为它们可以使用整个太阳光谱，效率可达 30%，但它们无法缩小到屋顶尺寸。通常的太阳能热装置包括巨大的镜面阵列，这些阵列集中阳光，加热液体，最终为发电涡轮机提供动力。
为了克服这两种方法的局限性，麻省理工学院的研究人员开发出一种结合了两者元素的装置，他们在二月份发表在《自然纳米技术》杂志上的一项研究中对此进行了描述。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）
他们指甲大小的发明被称为太阳能热光伏设备。它的首要任务是利用阳光产生热量。碳纳米管——阳光的极高效吸收器，几乎可以将整个太阳光谱转化为热量——负责完成这一步骤。然后热量流入光子晶体，光子晶体由硅和二氧化硅层组成。一旦光子晶体达到约 1,000 摄氏度，它就会开始发光，主要发出波长与下方光伏电池良好匹配的光子。当这些光子撞击光伏电池时，它们会产生电力。
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将光转化为热，然后再转化为光，最后转化为电的过程并非易事。到目前为止，热光伏器件仅实现了 3% 的效率。但“这仅仅是一个起点，”资深作者 Evelyn Wang 说。关键在于使其能够大规模工作。“如果我们能扩大规模，那么我们就能获得超过 20% 的效率，”Wang 说。