MIT發(fā)布2017全球十大突破性技術(shù):多數生命科學(xué)技術(shù)入選
太陽(yáng)能熱光伏電池
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201702/344401.htmHot Solar Cells
技術(shù)突破:一種可以讓太陽(yáng)能電池效率翻倍的技術(shù)。
重要意義:這項新設計可能會(huì )催生出在日落后依然可以工作的廉價(jià)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)。
主要研究者:
- David Bierman、Marin Soljacic、Evelyn Wang(麻省理工學(xué)院)
- Vladimir Shalaev(普渡大學(xué))
成熟期:10到15年

太陽(yáng)能電池板覆蓋了越來(lái)越多的屋頂,但是,盡管這項技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了幾十年,這些硅片組成的電池組件仍然笨重、昂貴而且低效。理論上的限制讓這些常規的光伏電池板只能吸收太陽(yáng)光中的一部分能量。
但是,麻省理工學(xué)院的一個(gè)科學(xué)家團隊已經(jīng)制造了一種全新類(lèi)型的太陽(yáng)能設備,利用工程創(chuàng )新和最新的材料科學(xué)進(jìn)步來(lái)捕獲更多的太陽(yáng)能。
該技術(shù)的秘訣在于先將太陽(yáng)光變成熱能,然后將其重新變成光,而且聚集在太陽(yáng)能電池可以使用的光譜范圍內。
雖然許多研究人員已經(jīng)在這項被稱(chēng)為是太陽(yáng)能熱光伏的技術(shù)上研發(fā)了多年,但麻省理工學(xué)院的這個(gè)裝置是第一個(gè)可以比只使用光伏電池吸收更多能量的裝置,表明該方法可以顯著(zhù)提高效率。
標準硅太陽(yáng)能電池主要捕獲從紫色到紅色的可見(jiàn)光。再加上其他條件的限制,它們永遠不能把太陽(yáng)能中超過(guò)32%的能量轉化為電能。麻省理工學(xué)院的這個(gè)設備仍然是一個(gè)粗糙的原型,而且運行效率只有6.8%,但是通過(guò)各種辦法提高效率后,其效率可以大約達到傳統光伏的兩倍。

MIT團隊研發(fā)的原型設備,陽(yáng)光從中間的窗口射入真空腔。
這個(gè)創(chuàng )新設備的關(guān)鍵步驟是開(kāi)發(fā)了一種叫做吸收-輻射器的東西——它本質(zhì)上就是一個(gè)放在太陽(yáng)能電池上方的光漏斗。吸收層由實(shí)心的黑色碳納米管構成,用來(lái)捕獲太陽(yáng)光中的所有能量并將其中的大部分轉化為熱。
當溫度達到約1000℃時(shí),相鄰的輻射層再將這些能量以光的形式輻射出來(lái),而這時(shí),這些輻射出來(lái)的光的光譜已經(jīng)基本窄到光伏電池可以吸收的范圍。

用于捕獲太陽(yáng)光,并將其轉化為熱能的黑色碳納米管層。
麻省理工學(xué)院團隊的這項技術(shù)當然也有其弊端,比如部分部件相對而言仍然非常高昂,以及目前僅能在真空環(huán)境下工作等。但其經(jīng)濟性應該會(huì )隨著(zhù)效率的提高而提高。
此外,研究人員還在探索如何去利用太陽(yáng)能熱光伏電池的另一個(gè)優(yōu)勢。因為熱比電更容易儲存,所以應當可以將由裝置產(chǎn)生的過(guò)量的熱量?jì)Υ嫫饋?lái),這樣即使在太陽(yáng)不發(fā)光時(shí)也可以用于產(chǎn)生電力。
如果研究人員可以整合儲熱設備,并提高效率水平,該系統有朝一日將可以實(shí)現清潔、廉價(jià)和連續的太陽(yáng)能電力供應。
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