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【中玻網(wǎng)】在能源緊張的今天,研究人員相中了免費(fèi)而無處不在的太陽能。如果你看過世界太陽能車挑戰(zhàn)賽,就會(huì)發(fā)現(xiàn)幾乎車身的每寸暴露,都鋪上了黑壓壓的太陽能電池板。有趣的是,《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》較近撰文,稱研究透明太陽能電池板成為了一項(xiàng)熱捧技能。看來在未來,為了增加電動(dòng)汽車的續(xù)航,窗戶和擋風(fēng)玻璃的面積,也是一點(diǎn)兒都不能浪費(fèi)呢!
日常生活中,玻璃材料隨處可見。你只需抬頭隨意掃一眼,就會(huì)發(fā)現(xiàn)建筑外墻、車輛窗戶和前后擋風(fēng),甚至移動(dòng)設(shè)備屏幕,都是由這些透明材料組成。在能源緊張的今天,如果你聽說研究人員要用透明太陽能電池板代替這些表面,也就不會(huì)覺得是什么奇聞?shì)W事了。
制造太陽能電池的大多數(shù)材料都是不透明的,但如果把太陽能電池板做成透明效果,安裝到建筑和移動(dòng)設(shè)備上,就能在晴好的日子發(fā)電儲(chǔ)能。而且當(dāng)你望向窗外,或者使用智能手機(jī)時(shí),玻璃式的太陽能電池板能被視線穿透,讓人們依舊可以欣賞窗外景色和屏幕后的圖文。
簡(jiǎn)單來說,無論透明與否,太陽能電池的發(fā)電原理都是一樣的:太陽能電池板吸收光照輻射后,表層材料的電子被激活,在電較的作用下可以發(fā)生電子躍遷,產(chǎn)生電流回路。
那么,為了既透明又能發(fā)電,目前可選的一個(gè)方案是,讓太陽能電池板只吸收人眼不可見光波,例如紅外線和紫外線光譜,同時(shí)讓可見光穿透電池板。以前從屬于麻省理工學(xué)院、2011年脫離學(xué)院自立門戶的一家公司,目前就在捉摸這項(xiàng)技術(shù)。他們涉及的研究?jī)?nèi)容,就是利用透明、可吸收紅外線和紫外線的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系材料,來研發(fā)制造太陽能電池。
不過要考慮的問題是,太陽能電池板的透明程度越高,發(fā)電效率就越低。至少在使用硅這種半導(dǎo)體材料生產(chǎn)太陽能電池的嘗試中,透明度和發(fā)電量呈反比的規(guī)律,是得到普遍驗(yàn)證的。不過太陽能這種能源形式普遍存在,一些人認(rèn)為,即便只能轉(zhuǎn)化其中的部分光,效率還是比較樂觀的。和不透明太陽能板20%到25%的轉(zhuǎn)化效率相比,僅利用不可見光也能得到超過10%的準(zhǔn)化率。
去年,早前在麻省理工大學(xué)任職的Richard Lunt教授在密歇根州立大學(xué)組建了一個(gè)團(tuán)隊(duì)。Richard Lunt展示了團(tuán)隊(duì)的一些研究進(jìn)展,可以利用一種較小的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系微粒實(shí)現(xiàn)太陽能板透明化的效果,教授把這種材料形容成“人眼可察的透明”。
這些材料分子吸收陽光中特定波長(zhǎng)的不可見光,轉(zhuǎn)化為一種特殊的會(huì)發(fā)熱的紅外光。這種紅外光人眼不可見,會(huì)被引導(dǎo)至玻璃材料的邊界,由薄薄的太陽能電池轉(zhuǎn)化為電能。這種排布被稱為“太陽能冷光集中器”,可以讓大多數(shù)的玻璃無障礙變成太陽能發(fā)電組分?壳鞍娈a(chǎn)品能源轉(zhuǎn)化率只有1%,但是這種材料研究還在早期,研究人員期望會(huì)在逐漸迭代中獲得可觀的效率增長(zhǎng)。
“用可吸收不可見光波的材料來制造太陽能薄膜是可行的,如果價(jià)格低廉,在工業(yè)生產(chǎn)過程中廣泛使用,將會(huì)帶來巨大的變革”。薄膜電池和太陽能光電納米技術(shù)能力中心是一家柏林工業(yè)研究籌備,其總監(jiān)Rutger Schlatmann表達(dá)了上述看法。但同時(shí)他也指出,目前帶來大部分產(chǎn)能的,還是可見光。這意味著無論上述技術(shù)多么先進(jìn),只能有效轉(zhuǎn)化不可見光的透明太陽能電池板能,永遠(yuǎn)無法KO捕捉大量可見光的傳統(tǒng)太陽能板。
如果有避光需要,半透明的太陽能電池板可以生產(chǎn)成有色或染色玻璃樣式。一家坐落于東德德累斯頓的公司——Heliatek,就在使用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系材料制造太陽能薄膜,轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到40%。其中,他們能把有色的太陽能電池板安裝在建筑和汽車的遮陽頂棚發(fā)電,光電轉(zhuǎn)化率為7%。
還有一個(gè)吸引了很多人興趣的方案是,使用名為鈣鈦礦的族系材料,把半透明的太陽能電池板做成價(jià)格低廉的卷筒形狀。Rhode Island團(tuán)隊(duì)來自普羅維登斯的布朗大學(xué),他們較近宣布,已經(jīng)利用鈣鈦礦晶體制造出了超薄的太陽能薄膜電池,可達(dá)15%的發(fā)電能效。
牛津太陽能光電公司自2010年脫離牛津大學(xué),準(zhǔn)備商業(yè)化量產(chǎn)太陽能薄膜電池,預(yù)估使用鈣鈦礦材料的發(fā)電效果可以超過20%。公司預(yù)測(cè),如果將倫敦的一幢35層辦公樓覆蓋這種太陽能電池板,發(fā)電量可以供應(yīng)整幢大樓所需電量的60%。遇到電費(fèi)高或者電池用光的時(shí)候,任何來源的電量補(bǔ)充都顯得非常寶貴。
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