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美研制新式太阳能热光伏发电系统

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来源: 作者: 2019-05-17 00:40:30

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据物理学家组织1月20日(北京时间)报道,美国麻省理工学院(MIT)的科学家最新研制出一套太阳能热光伏发电(STPV)系统,系统内的一个高温材料发出的热会被光伏电池收集起来,因此新系统不仅能利用更多太阳光,也有望使存储太阳能变得更容易。研究发表在本周出版的《自然·纳米技术》杂志上。

该研究的领导者之一、机械工程学副教授伊夫林·王解释说,传统的硅基太阳能电池“无法利用所有光子”,因为要想将一个光子的能量变成电能,要求光子的能级与光伏材料带隙的能级相匹配,虽然硅的带隙与很多波长的光匹配,但也有很多不匹配。

为解决这一问题,他们在太阳光和光伏电池之间,插入了一个两层的吸收—释放设备。该设备由碳纳米管和光子晶体等组成。该设备的外层直面太阳光,是一排多壁的碳纳米管,其能有效吸收太阳光并将其转化为热,当这种热将其牢牢依附的光子晶体加热时,光子晶体会“发出”光,这种光的最高密度几乎与光伏电池的带隙相吻合,这就确保被吸收器收集的大部分能量能转化为电。

传统硅基光伏电池存在能源转化效率方面的理论限制(肖克利—奎伊瑟极限),其光电转化效率最高为33.7%。而几年前兴起的这鲨鱼为何从不迷路?
种太阳能热光伏发电系统“可以显著提高效率,最理想的情况可能超过80%”。

但这一理念在实验过程中遇到了很多障碍,此前的STPV设备的转化效力还不足1%,最新STPV设备的转化效力为3.2%。研究人员表示,随着组合贷款发放延期传言不实
研究的进一步进行,有可能到达20%,届时就能进行商业化生产了。

由于这套系统的吸收—释放设备依靠高温来运行,其尺寸非常关键:物体越大,表面积与体积的比值越小,因此,尺寸越大,其热损失下落越快。这次测试在一块1厘米的芯片上进行,以后将在10厘米的芯片上进行。

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