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2013突破性科学技术之“超高效太阳能”

2013-05-02 09:26
吃瓜天狼
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  OFweek太阳能光伏网讯:如果可以把太阳能设备的效率提高一倍,可以改变整个可再生能源的市场动向。哈里·阿特沃特设计的太阳能板可以将光电转换效率提高到50%。

  哈里·阿特沃特(Harry Atwater)认为他所在的实验室可以研发一种廉价且超高效的太阳能发电系统,其光电转换效率将是目前广泛使用的太阳能电池板的2倍以上。材料科学和应用物理学专家教授认为,因为近期在小规模光学控制领域取得的巨大进步,这种太阳能板完全生产并普及。

  目前市面上销售的太阳能板绝大多数采用单晶硅面板,通过这种半导体材料吸收窄带太阳光谱来进行发电,但是其中大多数能量以热量的形式损失掉,所以这类面板的光电转换效率不超过20%。然而阿特沃特和同事所开发的新型太阳能板的光热转换效率可以提高到至少50%。这种面板利用光线高效分散技术(类似于三棱镜分光原理)将太阳白光分散成6-8种不同波长的光线,并利用不同的太阳能发电面板吸收把不同波长的光线,达到高效利用的目的。

  为了完成这个超高效光电转换的目的,阿特沃特团队一共给出了三种设计。第一种(下图所示)已设计出原形,利用反光金属槽收集光线,并将光线导向具有特殊角度的透明绝缘金属结构中。在透明结构外层覆盖多层太阳能发电格子,每个格子可吸收一种波长的太阳光线。只要光线进入这种结构中,就必须通过一系列光学滤板,每层过滤一种波长的光线并被快速吸收利用,其余光线继续过滤直到最后被全部吸收和利用。

  

  第二种设计采用纳米光学过滤材料,可以过滤来自多角度的光线,不需要设置特殊角度。第三种设计方案利用激光全息取代过滤器将光线分散成多色。虽然三种设计方案各有不同,但是基本思路一致,即:将太阳能板所吸收的窄带光谱变成更高效的宽带光谱,减少能源浪费,提高效率。

  但阿特沃特说,目前还不知道那种面板的实际表现效果最好,不过可以肯定的是其制造过程不会比当前的电子设备的制造过程复杂,如果把第一种设计的原型组装修正之后,可立即投入到商业使用中。

  然而阿特沃特却认为实现超高效光电转换只是可再生能换行业发展的开始,下一步重点是降低太阳能发电的成本。虽然最近几年太阳能面板的价格一路下滑,不少家庭也在尝试使用太阳能供电,但是整个太阳嫩供电系统中最花钱的不是太阳能电池板,而是电线、占地、政府批准和劳动力。所以急需解决的是降低太阳能发电配套设施的成本,“再过几年,那些光电转换效率低于20%的太阳能板的生产厂家就没有必要继续开下去了。”

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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