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能捕获绝大部分太阳光谱的太阳电瓶,可吸收接

来源:http://www.17930ip.com 作者:威尼斯城所有登入网址 时间:2020-01-01 17:50

地球每天从太阳获得的能量,数量级达到10的12次方瓦,比全地球人类用电量多1万倍,太阳能将会是解决人类能源不足的一大关键,可是太阳能电池一直以来都有转换效率不够高的问题,目前业界使用的太阳能电池转换效率大约是15%~20%,因此科学家正在研发效率更高的太阳能电池。

科学家们设计和建造了一种新型太阳能电池的原型,将多个电池堆叠到一个设备中,能捕捉太阳光谱中几乎所有能量。这一新设计转换太阳光为电力的效率是44.5%,有望成为世界上效率的太阳能电池。

近期乔治华盛顿大学的科学家设计了一种新的太阳能电池原型,他们将电池多层次堆叠成单一设备,经测量发现将阳光物转换成电能的效率高达44.5%,如果成品设计得宜,将成为世界上效率最高的太阳能电池。

这一方法不同于一般在房顶或者田野中看到的那种太阳能电池板。这一新设备利用了聚光光伏(CPV)电池板,利用透镜将太阳光集中到微小尺度的太阳能电池上。由于其尺寸很小小于1平方毫米,因此可以有效地开发具有更复杂材料的太阳能电池。

太阳能板其实是由许多太阳能电池所组成,最常见的太阳能电池是硅做成的,之中分成两层,n型矽层拥有多余的电子,p型矽层则缺少电子,称作拥有电洞,这可以导致电流流动。当太阳光照射到太阳能电池时,可以将太阳光束看做一颗颗光子,能量够大的光子会撞掉一个电子,电子就会开始流动,此时就可以开始收集这些移动的电子。

堆栈式电池就像是太阳光筛子,每层的特制材料吸收特定波长集合的能量。等到阳光透过整个堆栈之时,近一半的可用能量都被转换为了电力。相对的,目前大部分常见太阳能电池只能将25%的可用能量转换为电力。

这次华盛顿大学所设计的太阳能板跟以往在屋顶上看到的不同,他们使用了聚光型太阳能电池(concentrator photovoltaic[CPV]panels),也就是使用透镜将光聚集到狭小面积上来提高发电效率,因此能够提升面积运用效率。

研究第一作者、乔治*华盛顿大学工程与应用科学学院研究科学家Matthew Lumb说道:抵达地球表面的太阳光中99%的能量都落在250纳米到2500纳米波长范围内,但高效多连接太阳能电池的传统材料无法捕获这整个光谱范围。我们的新设备能够解锁存储在长波长光子中的能量,这些是传统太阳能电池力所未逮之处,从而为实现多连接太阳能电池提供了一条实现路径。

但此次设计最特别的是使用了多层次堆叠,每一层太阳能电池使用不同的材料,达到可以吸收不同范围波长的效果。

虽然科学家们为了实现更具效率的太阳能电池已经努力多年,这一方法具有两个创新之处。首先,该方法利用了一族基于锑化镓(GaSb)基底的材料,这常见于红外激光器和光电探测器等应用之中。这种新型的基于锑化镓的太阳能电池被组装成堆栈式结构,同时在传统基底上生长能捕捉较短波长的太阳光的高效太阳能电池。此外,堆叠过程使用了一种名为转印的技术,这一技术能以高精度三维组装这些微小的设备。

华盛顿大学应用科学部的负责人Matthew Lumb表示,到达地球的太阳光中波长大部分落于波长250纳米至2,500纳米,而一般传统的太阳能电池无法捕捉这整个范围的能量。

这种太阳能电池非常昂贵,但研究者认为其最重要的是表明了所能达到的效率上限。虽然所用的材料花费很大,但用于制造这种电池的技术很有前途。通过降低成本和回收利用这些生长基底,未来类似的产品可能将被推向市场。

(Source:By transferred by Penubag(talkcontribs)on 05:04,15 May 2008[CC BY-SA 2.5],via WikimediaCommons)

目前此次设计的太阳能电池成本还非常昂贵,但研究人员表示他们觉得探索太阳能电池效率的极限是再生能源重要的一步,他们也有信心随着制程的精进,未来可以达到商用化。

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