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使用六結太陽能電池實現高效太陽能轉換

而無返還 ? 來源:而無返還 ? 作者:而無返還 ? 2022-07-28 15:15 ? 次閱讀
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對更環保、更高效的電力/電力供應源的持續探索最近取得了積極成果,升級版的利用太陽能發電。最近,美國(US)的一個研究小組開發了一種新的太陽能電池,它基于六個能夠捕捉陽光的光敏活性層。這些新電池有可能達到 50% 的光轉換效率。

傳統平板和單結太陽能電池的轉換效率最高可達 30% 左右。實驗表明,增加結的數量和集中光的技術可以改善結果。由 NREL(國家可再生能源實驗室)開發的新型六結太陽能電池在與光集中相結合時可將 47.1% 的入射光轉化為電能。迄今為止的跡象表明,這種類型的太陽能電池可以達到 50% 的效率。

開發的多結光伏電池克服了傳統太陽能電池的效率限制。新的 NREL 有大約 140 層各種 III-V 合金,包括六個不同的光敏層。每個光敏層捕獲來自太陽光譜特定部分的光。

在不久的將來,該電池將用于光伏應用。

據參與該項目的科學家之一、描述該設備本身的研究的作者 John Geisz 報道,這是一種“真正展示了多結太陽能電池的非凡潛力”的設備。它以自然能源為特色。

電池的六個結(光敏層)中的每一個都捕獲來自太陽光譜特定部分的光 [Source Nature ]。該記錄是使用能夠聚焦太陽光的特殊鏡頭,通過將強度提高 143 倍獲得的,但即使不使用這種技術,轉換率仍然非常高。

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電池的六個結(光敏層)中的每一個都捕獲來自太陽光譜特定部分的光[來源:自然]

研究團隊進行的自然光測試顯示效率為39.2%,這也是一個非常高的數值。據研究人員稱,還可以為太陽能電池配備鏡子,將陽光聚焦在表面,從而提高效率。

串聯內阻還是太高

目前,商業化存在一些障礙,盡管 NREL 相信很快就會克服。電池內部存在的電阻屏障阻止了高百分比電流的流動。這個問題不允許我們達到 50% 的效率。另一個需要考慮的障礙是設備所需材料的生產成本很高。

降低成本的一種方法是減少所涉及的有效照明面積。例如,您可以使用鏡子或聚光器來捕捉光線并將其集中在特定點上。這個問題存在于地球上,而在其他行星上,也許是離太陽更近的行星,光通量要強大得多。

這種解決方案可以將所需的感光材料數量減少一百甚至一千倍。此外,眾所周知,當光集中時效率會提高。在此之前,四結太陽能電池已展示出最高的太陽能轉換效率水平,但現在,隨著六結的采用,結果已大大提高。在這種結構中進一步降低串聯電阻實際上可以使效率水平提高 50% 以上。光的使用和利用極為重要,應該在最高水平和最佳條件下進行。

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NREL 科學家 John Geisz(左)和 Ryan France

太陽能系統的生產高度依賴云層覆蓋。天氣預報可用于預測將到達地面太陽能收集器的陽光量。這增加了旨在準確和精確地預測云現象的地球靜止衛星的數量。這些估計將通過確定云的高度、厚度和光學深度來影響到達地球表面的陽光量。水呈現多種液體形式或各種大小的冰晶。這通過影響云的光學深度來改變其吸收。

這些測試是通過使用效率為 35.8% 的 IMM 6J 聚光器制造、表征和分析太陽能電池來進行的。如前所述,限制涉及由 Zn 擴散引起的高內部電阻勢壘。工作溫度也影響屏障的高電阻。這些設備采用電解鍍金觸點和低粘度環氧樹脂硅膠手柄制成。

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多結太陽能電池[來源:自然]

太陽能

隨著發電量的增加,太陽將在未來幾十年成為電力供應的來源。任何設備都可以更好地使用更高效的太陽能電池,在相同的空間下,可以保證更多的功率,反之亦然,在相同的功率下,會更小。無論如何,新的太陽能電池可以從中提取更多的能量。

最近,在世界許多地方,無污染的天空有助于提高光伏電站的生產力。在英國,4 月 20 日,太陽能發電量達到 9.7 吉瓦的峰值,占該國電力供應的近 30%。在德國,4 月份整周的太陽能份額達到 23%,而 2019 年的平均水平約為 8%。雖然是暫時的,但這些數字令人印象深刻。太陽能現在已準備好迎接新的挑戰。進一步的研究和技術將確保世界由更清潔的電力供電。

審核編輯 黃昊宇

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