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【年末盘点】2016年太阳能光伏行业十大前沿技术

导读: 追本溯源,从长远发展来看,太阳能发电成本的降低主要依靠的是电池效率的突破。而令人欣慰的是,2016年太阳能行业的科研人员们并未让人失望,他们用一次又一次的技术突破证明了太阳能发电的良好前景。

NO.9 生物太阳能电池:苔藓居然也能发电

西班牙加泰罗尼亚高级建筑学院的学生Elena Mitrofanova提出一项以苔藓为介质的光伏发电系统,直观看来,是一组种植苔藓的立面中空模块化墙砖。

【年末盘点】2016年太阳能光伏行业十大前沿技术

立面的苔藓光伏发电系统

在光合作用过程中,植物利用光能把周边环境中的二氧化碳和水转化为有机化合物。"(苔藓)释放的有机化合物进入含有共生菌的土壤,细菌为生存对有机化合物进行分解,这一过程就产生了含有电子的副产品。"Mitrofanova说,"只需为这些微生物产生的电子提供一个电极,这些电子就能被收集且发电。"

一个苔藓发电单位就是一个完整的生物电运行系统,由阳极生物材料(苔藓)、阳极、阴极、阴极催化剂、允许正电荷(主要是质子)从阳极生物材料向阴极转移的"盐桥"组成。阳极即水凝胶和导电碳纤维组成的无土基质,水凝胶是一种可吸收其自身重量400倍的水分的聚合物,能与苔藓湿度互补。发电系统中物质均不会破坏苔藓的代谢运动。

将苔藓电池设计成具有伸缩性的系统,可应用于城市地区是Mitrofanova的目标之一。苔藓光伏电池的组织形式有并联和串联电路两种,可安装在建筑物的外墙。

编辑点评:相对于其他的技术,该生物太阳能电池目前的研究并不是那么的有震撼性,但是通过光合作用来实现太阳能发电的想法得到了实践。而且,相比于硅制成的太阳能电池,使用生物材料制成的太阳能电池来捕获光能更具优势,其生产成本更低,且具有自我修复、自我复制和可生物降解的功能。虽然目前该苔藓发电系统的发电量还十分有限,但是随着未来科技的发展,该项技术将很有可能将成为人类的可行选择。

No.10 新太阳能技术 发电效率吊打薄膜太阳能

如今,太阳能技术已取得突飞猛进的发展,薄膜太阳能发电效率已高达31%,聚光太阳能技术也已日渐成熟。然而,现有太阳能技术也有其技术瓶颈,发电效率始终在30%左右徘徊,但这种局面即将为新的技术所打破。日前,美国普渡大学的研究者们通过将现有多种太阳能技术混搭,构建一个混合系统,将太阳光利用效率提升至50%。

通过技术混搭,普渡大学的研究者们创造了一个全新的概念,它混合了现有三种太阳能技术,分别是PV、热电技术(TE)和聚光太阳能技术。当然,该系统并不是简单地将三种技术累加在一起,而是充分利用太阳光谱,构建了一个完整有序的系统。

首先,PV太阳能电池板能将可见光与紫外线等高能光子转化为电能,提供系统约20%的电能。如采用薄膜太阳能电池板,发电效率会提升至31%。

同时,研究者们采用一种全新设计的“选择性的太阳能吸收器和反射镜”热电装置,能将太阳光热低能光子转化为电能,生成约5%的电能;与此同时,该热电装置通过使用镜组聚光,将热量收集并进行存储,驱动蒸汽涡轮,生成约占本系统25%的电能。

【年末盘点】2016年太阳能光伏行业十大前沿技术

普渡大学电子和计算机工程学院的助理教授PeterBermel表示,“这种做法集成了现有的几种使用太阳能的方法,通过使用混合系统,能全光谱利用太阳光线,从而提高太阳能发电效率。”

据悉,该系统通过利用光谱分裂的优点,提高太阳光利用效率,降低发电成本,并能显著提高电网兼容性。理想状况下,这套系统能在现有条件下利用太阳光效率超过50%,而单靠PV系统,效率最多只有31%。

目前,该项研究工作已得到美国能源部和美国国家科学基金的支持。然而,整套系统仍处于理论设计阶段,为验证其可行性,研究者们还需做进一步实验分析。该项研究的论文,已发表在8月15日的《能源环境科学》杂志的网络平台上。

编辑点评:这也许是一项突破人类想象力的技术,将现下研究最热的几项技术揉合到一起,将会产生什么样的结果?虽然该项技术还未真正面世,但是其理论设计已经得到肯定。如果这项技术能够成功开发并得到推广,未来或将改变人们的生活方式。

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