從太陽獲取能量的兩種最常見方式都有其缺點。光伏電池吸收陽光中的光子並將其轉化為電能，但效率僅為 20%。這是因為它們只能使用特定波長範圍內的光子來激發電子。太陽能熱系統將陽光轉化為熱能，然後再轉化為電能，其效率高於光伏電池，因為它們可以使用整個太陽光譜，效率可達 30%，但它們無法縮小到屋頂尺寸。通常的太陽能熱裝置包括巨大的鏡面陣列，這些陣列集中陽光，加熱液體，最終為發電渦輪機提供動力。
為了克服這兩種方法的侷限性，麻省理工學院的研究人員開發出一種結合了兩者元素的裝置，他們在二月份發表在《自然奈米技術》雜誌上的一項研究中對此進行了描述。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
他們指甲大小的發明被稱為太陽能熱光伏裝置。它的首要任務是利用陽光產生熱量。碳奈米管——陽光的極高效吸收器，幾乎可以將整個太陽光譜轉化為熱量——負責完成這一步驟。然後熱量流入光子晶體，光子晶體由矽和二氧化矽層組成。一旦光子晶體達到約 1,000 攝氏度，它就會開始發光，主要發出波長與下方光伏電池良好匹配的光子。當這些光子撞擊光伏電池時，它們會產生電力。
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將光轉化為熱，然後再轉化為光，最後轉化為電的過程並非易事。到目前為止，熱光伏器件僅實現了 3% 的效率。但“這僅僅是一個起點，”資深作者 Evelyn Wang 說。關鍵在於使其能夠大規模工作。“如果我們能擴大規模，那麼我們就能獲得超過 20% 的效率，”Wang 說。