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隐形斗篷可用于提高太阳能电池效率?

上网日期: 2015年10月16日 ?? 作者: Paul Buckley ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:隐形斗篷? 太阳能电池? 转换效率?

德国卡尔斯鲁厄理工学院(Karlsruhe Institute of Technology;KIT)的科学家们发现一种可提高太阳能电池面板转换效率的新途径。这种有趣的方法是透过隐形斗篷的光学技术,将阳光引导至在太阳能板上投射阴影的物体周围。

目前安装在屋顶上的太阳能板模块大约可将五分之一的阳光转换成电能,但这也表示在此过程中损耗了大约80%的太阳能。

在太阳能电池上一般约有高达十分之一的表面积都覆盖着所谓的“金属触指”(contact finger),其作用在于采集所产生的电流。但在这些触指的所在位置,光线往往无法到达太阳能电池的受光区域,从而降低了电池的转换效率。

“我们的原型实验显示,利用隐形斗篷薄层能够让这种金属触指几乎完全隐形,”进行这项实验与模拟的KIT应用物理研究所博士生Martin Schumann解释。主导这项研究的KIT物理学家Carsten Rockstuhl连手来自Aachen、Freiburg、Halle、Jena与 Julich等地的研究伙伴,共同在KIT更改了光学隐形斗篷设计,使其得以用于引导太阳能电池触指周围的入射光线。

研究人员利用隐形斗篷(右)将通过触指的阳光引导至太阳能电池的受光区域《电子工程专辑》
研究人员利用隐形斗篷(右)将通过触指的阳光引导至太阳能电池的受光区域
Source:Martin Schumann,KIT

隐形斗篷的研究目的通常在于使物体隐形。因此,必须将光线引导至等待隐藏的物体周围。然而,这项研究计划的目的并不在于视觉上隐藏触指,而是要让通过触指的光线偏离照射在太阳能电池的受光区域——归功于隐形斗篷的技术,研究人员们得以善加利用这项特性。

为了达到隐形的效果,科学家们一般采用两种方法。这两种方法都根据在太阳能电池上施加的聚合物涂层。这种涂层必须具有经精确计算的光学特性,例如取决于位置或特定表面形状而计算的折射率。第二种方法更有发展前景,因为它可望整合于以低成本进行大量生产的太阳能电池中。在隐形斗篷层的表面沿着触指周围刻槽,让入射光线从触指折射出来,最终到达太阳电池的的受光区域。

利用建模实验以及详细的模拟,研究人员们展示了适用于隐藏触指的这两种概念方法。接下来,研究员们计划在太阳能电池上施加隐形斗篷薄层,以便确定所提升的效能。研究人员们乐观地看好未来隐形斗篷在实际应用中所提升的效率:“实际在太阳能电池上涂布这种涂层时,通过触指所损失的光学应该会减少,而效率也可望提高10%,”Martin Schumann表示。

编译:Susan Hong

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载







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