澳大利亚工程师通过制造光伏电池,无需聚光器即可收集前所未闻的 34.5% 的太阳能,从而使我们比以往任何时候都更接近太阳光到电能转换的理论极限,创造了新的世界纪录。
这之前的记录为 24%由一家美国公司生产的 800 平方厘米的大型太阳能电池支撑,但这些新型光伏电池不仅效率更高,而且覆盖的表面积也小得多,这意味着它们将使太阳能发电更加便宜。
“这一令人鼓舞的结果表明,光伏研究仍有待取得进展,以使太阳能电池更加高效,”其中一位研究人员马克·基弗斯说,从新南威尔士大学(UNSW)在悉尼。 “从每一束阳光中提取更多的能量对于降低太阳能电池发电成本至关重要,因为它可以降低所需的投资,并更快地获得回报。”
新南威尔士大学的这个团队在 2014 年创造了新的太阳能转换记录,他们使用镜子聚集阳光并实现 40% 的效率。但这个新纪录更令人印象深刻,因为它不需要任何集中注意力,这是工程师几十年来都没有想到能够实现的。
“德国 Agora Energiewende 智库最近的一项研究设定了一个雄心勃勃的目标,即到 2050 年,使用非集中阳光的模块(例如家庭住宅的标准模块)的效率达到 35%,”其中一位研究人员马丁·格林说。 “因此,太阳能电池效率的发展速度比许多专家预期的要快。”
新电池只有 28 平方厘米(11 平方英寸),其工作原理是将入射的阳光分成四个波段。
该光的红外波段被反射回硅太阳能电池,其他三个波段被引导到三层新型太阳能电池中,该电池由以下材料制成:磷化铟镓;砷化铟镓;和锗。
阳光穿过每一层或连接处,每层或连接处都以其最有效的波长提取能量。任何未使用的光线都会传递到下一层,依此类推,以充分利用每束光束。
您可以看到下面的图表:
新南威尔士大学工程学院
需要明确的是,这些四结太阳能电池不太可能很快出现在您家或办公室的屋顶上 - 它们比我们习惯的标准单结太阳能电池更难维护且更昂贵看到。
但这种类型的光伏电池非常适合太阳能塔,太阳能塔使用镜子将阳光聚集到一系列电池上,然后通常通过热量将其直接转化为电能 - 正如本例中的情况巨型摩洛哥太阳能发电厂。或者这个破纪录的系统瑞典和澳大利亚。
该团队现在正在寻求扩大其太阳能电池的规模,看看当它们的尺寸达到 800 平方厘米时,能达到什么样的效果,就像之前的纪录保持者一样。
目前,四结设备的理论极限被认为是 53%,这意味着即使使用微型电池,新南威尔士大学团队也只完成了三分之二的目标。
“扩大规模的互连将会带来一些边际损失,但我们已经遥遥领先,这是完全可行的,”基弗斯说。
一旦这项新技术应用于大型太阳能发电厂,它的潜力将是非常令人兴奋的太阳能发电成本已经下降,我们迫不及待地想看看接下来会发生什么。
34.5%的效率记录已被美国国家可再生能源实验室证实,研究人员正在等待。
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