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| 熱光伏設備或使光電轉換率有望突破極限 |
| （時間:2016-5-27 9:01:57） |
據(jù)美國麻省理工學院官網(wǎng)消息，該校科學家首次證明，使用太陽熱光伏設備(STPVs)，太陽能電池的光電轉化效率有望突破理論限制。
最新研究的基本原理很簡單：不讓太陽能電池內無法使用的能量以熱的形式散失，所有能量和熱首先被一個中間元件吸收，讓元件達到能釋放熱輻射的溫度。通過調諧添加層的材料和構造，輻射能以合適波長的光釋放出來，而這一波長的光剛好能被太陽能電池捕獲，從而提高系統(tǒng)的光電轉化效率并降低太陽能電池的熱生成。
研究的關鍵在于使用了加熱時能釋放出精確波長光的納米光子晶體。在測試中，納米光子晶體被整合進一套擁有垂直對齊的碳納米管系統(tǒng)中，當該裝置加熱到1000攝氏度時，光子晶體會持續(xù)釋放出波長與近鄰光伏電池能捕獲的波段精確匹配的光，光伏電池捕獲此光后，會將其轉化為電流。研究人員使用一種擁有STPVs組件的光伏電池進行了測試，結果與理論預測匹配。
1961年起人們就知道，傳統(tǒng)太陽能電池的光電轉化效率存在肖克利·奎伊瑟效率極限。對目前太陽能電池板廣泛使用的單層硅基太陽能電池來說，轉化極限為32%。但有方法能提升太陽能電池板的總效率，例如使用多層電池，或者在其中使用STPVs設備，在生成電能之前將太陽光先轉化為熱。發(fā)表在新一期《自然·能量》雜志上的最新研究使用的正是后一種方法。
研究作者戴維·比爾曼稱，理論預測指出，讓傳統(tǒng)太陽能電池與其他高科技材料層攜手，能讓轉化效率達到理論限制的兩倍多。與傳統(tǒng)光伏設備相比，這套新系統(tǒng)優(yōu)勢明顯。首先，光子設備基于熱而非光產生輻射，這意味著它將不受環(huán)境中細微變化的影響;其次，它耦合了一個熱存儲系統(tǒng)，能持續(xù)不斷利用太陽能�！把芯勘砻�，我們實際上能突破肖克利·奎伊瑟效率極限”。接下來，他們打算制造更大版本的這種太陽能電池，并找到降低制造成本的方法。
總編輯圈點
一般來說，在太陽能電池上看到熱能不是件高興事兒——這是被浪費掉的能量，還可能干擾電池正常運作。但在這種最新的材料結構中，熱能無法逃逸，碳納米管反而把熱能轉換回了光。這就起到了一邊增加面板特定區(qū)域產能，一邊減少廢熱的效果。這項技術現(xiàn)在仍處于實驗室階段，批量制造復雜碳納米管也會有一定難度，不過如此有前途的技術，走上實際應用只是遲早的事。
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