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| 熱光伏設(shè)備或使光電轉(zhuǎn)換率有望突破極限 |
| （時間:2016-5-27 9:01:57） |
據(jù)美國麻省理工學(xué)院官網(wǎng)消息，該校科學(xué)家首次證明，使用太陽熱光伏設(shè)備(STPVs)，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率有望突破理論限制。
最新研究的基本原理很簡單：不讓太陽能電池內(nèi)無法使用的能量以熱的形式散失，所有能量和熱首先被一個中間元件吸收，讓元件達(dá)到能釋放熱輻射的溫度。通過調(diào)諧添加層的材料和構(gòu)造，輻射能以合適波長的光釋放出來，而這一波長的光剛好能被太陽能電池捕獲，從而提高系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)化效率并降低太陽能電池的熱生成。
研究的關(guān)鍵在于使用了加熱時能釋放出精確波長光的納米光子晶體。在測試中，納米光子晶體被整合進(jìn)一套擁有垂直對齊的碳納米管系統(tǒng)中，當(dāng)該裝置加熱到1000攝氏度時，光子晶體會持續(xù)釋放出波長與近鄰光伏電池能捕獲的波段精確匹配的光，光伏電池捕獲此光后，會將其轉(zhuǎn)化為電流。研究人員使用一種擁有STPVs組件的光伏電池進(jìn)行了測試，結(jié)果與理論預(yù)測匹配。
1961年起人們就知道，傳統(tǒng)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率存在肖克利·奎伊瑟效率極限。對目前太陽能電池板廣泛使用的單層硅基太陽能電池來說，轉(zhuǎn)化極限為32%。但有方法能提升太陽能電池板的總效率，例如使用多層電池，或者在其中使用STPVs設(shè)備，在生成電能之前將太陽光先轉(zhuǎn)化為熱。發(fā)表在新一期《自然·能量》雜志上的最新研究使用的正是后一種方法。
研究作者戴維·比爾曼稱，理論預(yù)測指出，讓傳統(tǒng)太陽能電池與其他高科技材料層攜手，能讓轉(zhuǎn)化效率達(dá)到理論限制的兩倍多。與傳統(tǒng)光伏設(shè)備相比，這套新系統(tǒng)優(yōu)勢明顯。首先，光子設(shè)備基于熱而非光產(chǎn)生輻射，這意味著它將不受環(huán)境中細(xì)微變化的影響;其次，它耦合了一個熱存儲系統(tǒng)，能持續(xù)不斷利用太陽能。“研究表明，我們實(shí)際上能突破肖克利·奎伊瑟效率極限”。接下來，他們打算制造更大版本的這種太陽能電池，并找到降低制造成本的方法。
總編輯圈點(diǎn)
一般來說，在太陽能電池上看到熱能不是件高興事兒——這是被浪費(fèi)掉的能量，還可能干擾電池正常運(yùn)作。但在這種最新的材料結(jié)構(gòu)中，熱能無法逃逸，碳納米管反而把熱能轉(zhuǎn)換回了光。這就起到了一邊增加面板特定區(qū)域產(chǎn)能，一邊減少廢熱的效果。這項技術(shù)現(xiàn)在仍處于實(shí)驗室階段，批量制造復(fù)雜碳納米管也會有一定難度，不過如此有前途的技術(shù)，走上實(shí)際應(yīng)用只是遲早的事。
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