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反其道而行之,增加转换率
大多数太阳能发电系统重点解决的问题是:如何减少没有转化为电能的光能变成的热量。因为太阳光中含有多种波长的光,所以,不同材料的太阳能电池可有效转换为电能的光线的波长也不同;那部分没有被转化的光能就变成了热能,释放到空气中;并且,热量也会导致太阳能电池板出现恶化。
而富田开发的新系统采取完全相反的构思——积极回收这部分热量,并将之作为能源使用。或许可说是一个通过电力及热量回收能源、提高整体效率的“太阳能版热电联产系统”。
该系统所使用的太阳能电池板单位面积的转换效率为23%到24%,约为普通结晶硅太阳能电池的1.6倍。加上热能的回収,总转换效率可提高到40%以上。 富田充满信心地说:“如果进一步改良热回収系统,实现媲美火力发电站的能源转换效率也并非幻想。”
新系统能够实现较高的能源转换效率,主要得益于三项关键技术。即受光单元多层化、跟踪聚光以及冷却技术。受光单元指的是几厘米见方的电池板,几十枚受光单元排列组成模块。
多层化受光单元增加转化率
新系统能够实现较高的能源转换效率,主要得益于三项关键技术。即受光单元多层化、跟踪聚光以及冷却技术。
现在,太阳能电池材料约9成为结晶硅。这种材料主要与中等波长的光线相容性较好,无法将波长较长的红外线转变为电能。另一方面,波长较短、具有较高能源的紫外线虽然能够发电,但也有很大一部分无法转变为电力,而是变为热量。因此,最大转换效率理论上为29%,制成产品之后仅能达到15%左右。 于是,智能太阳能国际在新系统的单元上重叠使用了多种半导体,可分别有效转换“长、中、短”波长的光线。
之前也有层压式化合物太阳能电池的解决方案——用锗制成基板,使用砷化铟镓及磷化铟镓等。转换效率非常高,耐辐射性能也很出色。不过,锗存在价格昂贵、产生热量多的弱点;而且,层压技术还处于开发状态,没有实现量产化。
富田开发出了使化合物半导体实现多层化的自主技术。可自由组合使用硅类及有机类等多种单元,从而实现多层化,这也是其优势所在。可从多种波长的光线中提取电力并进行合成。富田称,通过组合使用多种单元,可实现50%到60%的转换效率。
今年7月上市的新系统依然使用锗基板,但今后将随着开发的进展不断进行改良,可进一步降低价格。
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