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美科學(xué)家研制出新式太陽能熱光伏發(fā)電系統(tǒng)
2014-01-21 09:10 來源：科技日報 說兩句 分享到：
央廣網(wǎng)河南分網(wǎng)消息 據(jù)科技日報報道:據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)1月20日(北京時間)報道,美國麻省理工學(xué)院(MIT)的科學(xué)家最新研制出一套太陽能熱光伏發(fā)電(STPV)系統(tǒng),系統(tǒng)內(nèi)的一個高溫材料發(fā)出的熱會被光伏電池收集起來,因此新系統(tǒng)不僅能利用更多太陽光,也有望使存儲太陽能變得更容易。研究發(fā)表在本周出版的《自然·納米技術(shù)》雜志上。
該研究的領(lǐng)導(dǎo)者之一、機械工程學(xué)副教授伊夫林·王解釋說,傳統(tǒng)的硅基太陽能電池“無法利用所有光子”,因為要想將一個光子的能量變成電能,要求光子的能級與光伏材料帶隙的能級相匹配,盡管硅的帶隙與很多波長的光匹配,但也有很多不匹配。
為解決這一問題,他們在太陽光和光伏電池之間,插入了一個兩層的吸收—釋放設(shè)備。該設(shè)備由碳納米管和光子晶體等組成。該設(shè)備的外層直面太陽光,是一排多壁的碳納米管,其能有效吸收太陽光并將其轉(zhuǎn)化為熱,當(dāng)這種熱將其緊緊依附的光子晶體加熱時,光子晶體會“發(fā)出”光,這種光的最高密度幾乎與光伏電池的帶隙相吻合,這就確保被吸收器收集的大部分能量能轉(zhuǎn)化為電。
傳統(tǒng)硅基光伏電池存在能源轉(zhuǎn)化效率方面的理論限制(肖克利—奎伊瑟極限),其光電轉(zhuǎn)化效率最高為33.7%。而幾年前興起的這種太陽能熱光伏發(fā)電系統(tǒng)“可以顯著提高效率,最理想的情況可能超過80%”。
但這一理念在實驗過程中遇到了很多障礙,此前的STPV設(shè)備的轉(zhuǎn)化效率還不足1%,最新STPV設(shè)備的轉(zhuǎn)化效率為3.2%。研究人員表示,隨著研究的進一步進行,有可能達到20%,屆時就能進行商業(yè)化生產(chǎn)了。
由于這套系統(tǒng)的吸收—釋放設(shè)備依靠高溫來運行,其尺寸非常關(guān)鍵:物體越大,表面積與體積的比值越小,因此,尺寸越大,其熱損失下降越快。這次測試在一塊1厘米的芯片上進行,以后將在10厘米的芯片上進行。(記者 劉霞)
編輯：王威
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