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虽然太阳能电池已经技术成熟、应用广泛,但其能源转化率一直存在瓶颈。例如,目前最成功、应用最广泛的硅基电池的能源转化率还不足30%。
近日,美国斯坦福大学电力工程教授范汕洄研究组采用的新型“金字塔”型表面设计可以使太阳能电池自动降温,从而克服了太阳能电池持久、高效发电中的一大障碍。
据悉,目前太阳能电池效率较低的一大原因是由电池本身过热造成的。数据显示,每升高1℃,太阳能电池的效率就会降低0.5%;于此同时,温度每升高10℃,太阳能电池的老化速率就会加倍。为此,科研界和工业界投入了巨资试图解决这个问题。
通常,太阳能电池能够轻易达到55℃以上。这使得能源转化率和寿命都大大降低。而通过通风或冷却液等主动降温方式不仅成本较高,还可能会形成遮挡影响能量吸收。
范汕洄研究组采用的设计则避免了这些问题。据悉,研究人员在电池表面增加一层非常薄的石英玻璃,上面嵌入微型的金字塔和锥形结构。通过这种改造,太阳能电池能可以将不需要的热量反射回去。该研究发表在美国光学学会(OSA)的公开获取杂志《光学》第一期上。
对太阳能电池来说,可见光转化为电能的效率最高,而红外光则主要携带热量。据范汕洄介绍,该设计采用的石英玻璃允许可见光通过,但是对特殊波长的光却有折射和反射的作用,从而实现了自动降温。
目前,研究人员已经在实验室中进行了相关测试,下一步,他们将在室外环境中进行测试。
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