光纖細(xì)長狀太陽能電池效率達平板電池的6倍
2009年12月2日8:38:00
美國喬治亞理工學(xué)院(Georgia Tech)的研究人員開發(fā)了一種新技術(shù)，能將光纖變成細(xì)長狀太陽能電池。
透過將染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell)與光纖電纜的外殼結(jié)合，喬治亞理工學(xué)院的研究人員展示了一種纖細(xì)、軟性的太陽能電池，且其效率據(jù)說可達采用同樣材料的平板太陽能電池之六倍。
“我們將這種光纖的末端直接面對太陽。”喬治亞理工學(xué)院教授Zhong Lin Wang(王中林)表示：“在該光纖的旁邊置放一個與外部負(fù)載(external load)連結(jié)的電極，就能收集所產(chǎn)生的電荷。”Wang是與該校研究人員Benjamin Weintraub與Yaguang Wei共同完成該研究。
喬治亞理工學(xué)院教授Zhong Lin Wang展示光纖電纜材料制成的太陽能電池
染料敏化太陽能電池是在1990年代發(fā)明，是薄膜狀的太陽能發(fā)電方案；不同于硅晶太陽能電池應(yīng)用昂貴的半導(dǎo)體材料來發(fā)電，染料敏化太陽能電池是在周圍環(huán)繞金屬薄膜的電解質(zhì)中，在氧化鋅納米線(nanowires)上使用廉價的染料分子(dye molecules)薄膜。當(dāng)太陽光線照射在染料分子細(xì)胞上，它們會射出電子到金屬薄膜，并傳輸?shù)酵獠侩姌O。
傳統(tǒng)太陽能板的一個問題，是入射的光子很少有機會能在退化成熱之前，于薄板中激發(fā)電子；但相反的，光纖能讓光子有更多的機會與活性層(active layer)互動。Wang所制作的原型是使用20公分長的光纖，以確保能在長度范圍內(nèi)吸收最大量的光子。
這種技術(shù)只會收集光纖尖端的太陽光，然后光線會沿著光纖向下；而未來將研發(fā)的新版本則可能會使用外部透明的金屬護套，好讓光線從里面跟外面進來。研究人員也計劃制造成束的子系統(tǒng)，包含數(shù)百條平行的光纖電纜。
研究團隊也打算將這種新型太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率，由現(xiàn)在的3.3%提升到8%，好推向商業(yè)化。Wang表示，他打算用成本更低的廉價光纖材料來進行實驗，并用氧化鈦代替氧化鋅來進一步提升效率。
在實際應(yīng)用上，這種太陽能電池能讓產(chǎn)品設(shè)計師開發(fā)出新形狀的商業(yè)產(chǎn)品，或是在軍事應(yīng)用領(lǐng)域，纖維狀的太陽能電池能內(nèi)建在裝備中用來供電。
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