[图]科学家研发出新型全息光收集器 能有效提高太阳能电池效率

2021年07月16日 14:28 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

近日科学家成功研发出一种全新的全息光收集器,能够将太阳光的颜色进行分隔,从而提高太阳能电池的效率。阳光中传递出来的能量是目前全球所需能源的 1 万多倍,但难点在于如何将这些能量收集起来。

目前在收集阳光的时候需要考虑到阳光的两个特性,一个是所在区域接收太阳的范围,例如地面或者屋顶。而且这个范围可能会随着 1 天中的时间或季节的变化而产生变化。第二个就是太阳光的颜色,或者说光谱。

捕捉太阳能的一种方法是使用太阳能电池,直接将太阳光转化为电能。在像人们放在屋顶上的那些太阳能模块中,许多电池被组装在一个刚性的面板上,相互连接,密封,并覆盖有保护玻璃。当某些颜色的阳光落在上面,并且整个区域都被光电池覆盖时,太阳能电池的工作效果最好。然而,需要一些面板面积来连接电池,而且太阳能电池的形状可能不允许所有剩余的面板面积来收集太阳光。这些影响使太阳能电池板的效率比它本来的效率低。尽可能多地捕捉太阳能电池板上的阳光是有效利用太阳能的关键。

亚利桑那大学的研究人员最近开发了一种创新技术,以捕获照亮太阳能板的未使用的太阳能。正如《能源光子学杂志》(JPE)所报道的,他们创造了特殊的全息图,可以很容易地插入太阳能电池板的包装中。每个全息图将阳光的颜色分开,并将它们引导到太阳能板内的太阳能电池。这种方法可以使太阳能电池板在一年内转换的太阳能量增加约 5%。这将减少为一个家庭、一个城市或一个国家供电所需的太阳能板的成本和数量。

这项研究得到了 QESST 工程研究中心的支持,该中心由美国国家科学基金会和美国能源部赞助,旨在解决转变发电方式以可持续地满足日益增长的能源需求这一挑战。

据科罗拉多大学博尔德分校的JPE主编Sean Shaheen说,该收集器和相关方法特别值得注意,因为它们成本低,可扩展,而且有影响力。"这项技术使太阳能的年产量提高了约5%,当扩展到全球正在安装的 10 亿瓦光伏发电中的一小部分时,也会产生巨大的影响。

Kostuk 教授带领的团队已经用一种基于明胶的低成本材料证明了他们的全息方法,明胶很容易大量制造。虽然明胶通常来自动物胶原蛋白,但实验室衍生版本的进展使得合成替代品有可能被大规模使用。

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