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【前沿】耐热“三明治”太阳能电池新鲜出炉

导读: 太阳能电池熔点低?耐热性差?制作成本高?看丹麦研究者利用新材料特性制备的电池,不惧高温,且效率提升。

  太阳能电池熔点低?耐热性差?制作成本高?看丹麦研究者利用新材料特性制备的电池,不惧高温,且效率提升。

  Aalborg大学的研究者发现,由钨和氧化铝保护膜组成的耐热装置可以吸收大量的太阳辐射并将其转化为电能。

  镶嵌在太阳能电池板中的光电池具有光电效应,光电池中的材料决定其对阳光窄波段的有效转化率。光电效率受限于两方面,既无法将阳光的长波段光波转化为能量,又浪费了短波段的大部分能量。科学家们通过制成“多功能”太阳能电池试图提高光电池效率,该太阳能电池由几种不同的半导体材料制成,可吸收不同波长的光波,美中不足的是其制作成本过高。

  金属绝缘谐振器是一个厚底薄顶的绝缘三明治状,虽然实现了对宽波段太阳能的预吸收,但由于其中的金属层由铬和金形成,所以谐振器的熔点非常低,促使材料在薄层中的温度降低速度过快。出现熔点降低现象,即指谐振器中材料的熔点随着材料大小的减少成比例降低,标准金属绝缘谐振器中的金属层在将近500℃下熔化,该性质使其难以应用于太阳能电池中。

  目前丹麦的研究团队发现了一种新方法,即由钨和氧化铝薄膜采用镀膜工艺制成的耐热装置,可捕获光谱范围较大的阳光。期刊Optical Materials Express于本周发表了该团队研究者提供的新光电材料实验进展。

  Aalborg大学的Manohar Chirumamilla解释道:“它们耐热性和抗热震性能良好,在高温下具有稳定的物理化学性质。”这种特质使它能够在高温下保持结构不被熔化。

  新吸收器在800℃下可吸收300-1750nm波长段的光波,即从紫外光到将近红外光的波长段。Chirumamilla说:“金属绝缘谐振器能吸收紫外线到接近红外线光谱区的光波,该性质可以直接应用于不同的器件中,比如热光生电太阳能、热光生电系统和太阳热学系统中,还有通过收集阳光产生蒸汽压,从而驱动发电机的太阳能塔式电站。”他补充道:“这是目前利用太阳能量最为高效的一种方法,将发射器与吸收器联系起来,其产生的热量可被用于太阳能电池——将它直接放置在太阳下时转化效率更高。”

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