斯坦福大學(xué)團隊研發(fā)出自冷卻光伏電池

【中玻網(wǎng)】近日，斯坦福大學(xué)的研究人員在美國光學(xué)學(xué)會的新期刊《Optica》上發(fā)布了一項光伏電池的散熱新技術(shù)。該項技術(shù)是由斯坦福大學(xué)電氣工程教授范善輝（音譯）帶領(lǐng)研發(fā)團隊完成的。他們通過在光伏電池表面附加一層特殊的石英玻璃，有效地降低了光伏電池多余的熱輻射，克服了效率高光伏電池研發(fā)過程中的冷卻問題。  

    光伏電池是當(dāng)今市場上較有前途和較廣泛使用的可更新能源之一。雖然易于制造，但一直存在著太陽能轉(zhuǎn)化率過低的問題。除去不可避免的能量損失，光伏電池過熱是導(dǎo)致轉(zhuǎn)化效率低的主要原因。在正常工作條件下，光伏電池很容易達到55攝氏度以上的高溫，限制了光電轉(zhuǎn)化率的同時也降低了電池壽命。目前的冷卻手段主要是利用通風(fēng)裝置和液體冷卻劑，但這些方式都缺乏經(jīng)濟性而且影響光伏性能。  

    “我們的新方法可以被動地降低光伏電池的工作溫度，顯著提高其能源轉(zhuǎn)換效率和使用壽命。”斯坦福大學(xué)物理學(xué)家和該論文的靠前作者朱林曉（音譯）說，這兩個好處有利于光伏電池技術(shù)的持續(xù)成功和廣泛應(yīng)用。  

    光伏電池是把太陽光直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。目前較成功和較廣泛使用的設(shè)計，是利用晶體硅半導(dǎo)體材料，其能量轉(zhuǎn)化率上限為30%。沒有被轉(zhuǎn)換的太陽能產(chǎn)生了熱輻射，降低了光伏電池的性能。溫度升高每1攝氏度，光伏電池的效率就降低0.5%。另外，溫度的升高也會加快光伏電池的老化速度，每升高10攝氏度，老化速率加快一倍。  

    “這種程度的轉(zhuǎn)化率降低是非常嚴重的。”該研究報告的共同作者AaswathRaman說，在光伏行業(yè)，大量的資金被用來解決轉(zhuǎn)化率問題。我們這種用特殊的玻璃表層覆蓋光伏電池的方法，能有效提高光伏效率。  

    在光譜里，可見光攜帶更多能量，而紅外線攜帶更多熱量。不同光線有著不同的波長，不同波長的光線在通過不同種類和形狀的表面時折射和反射率不同。“石英對于可見光是可穿透的，但是又能調(diào)整某些特殊波長光線的折射和反射率。”范善輝解釋說，這種設(shè)計的石英薄層，在反射掉紅外線的同時，不會影響電池對可見光的吸收，不降低光伏電池的性能，是種近乎理想的方案。我們的目標(biāo)是降低光伏電池的工作溫度，從而提高太陽能轉(zhuǎn)化率。  

    不過，以上結(jié)果均是通過模擬獲得。  

    朱林曉和他的同事目前正在制造這些設(shè)備和進行測試實驗。他們的下一步是演示光伏電池在室外環(huán)境的冷卻效果。“我們認為這項工作解決了光伏發(fā)電的一個重要技術(shù)問題，而且優(yōu)化光伏電池性能。因此擁有很大的商業(yè)化潛力。”朱林曉說。