电子工程专辑
UBM China

太阳能热光电电池突破转换效率极限

上网日期: 2016年05月30日 ?? 作者: Julien Happich ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友

关键字:太阳能? 热光电电池? 转换效率?

美国麻省理工学院(MIT)的研究人员在最新的《天然能源》(Nature Energy)期刊中发表“利用以热为基础的频谱成形途径提高太阳光电转换效率”(Inhanced photovoltaic energy conversion using thermally based spectral shaping),展示如何将宽带的阳光转换成可为太阳光电(PV)电池精确调谐的窄频热辐射,从而提高传统太阳光电电池的转换效率。

藉由整合垂直生长的碳纳米管(CNT)与1D光子晶体选择发射器实现的宽带吸收能力,并搭配串联的等离子—干扰光滤波器,研究人员成功地抑制了80%无法转换的光子,使得太阳能到电能的转换率达到超越仅采用PV电池本身的效能。

这项研究还确定了在取得组件更有效率作业的同时,也可为特定的输出功率密度降低2倍的PV电池发热率。

透过使用“太阳能热光电电池”(thermophotovoltaics;STPV),MIT博士研究生David Bierman发现一种新的能量采集途径,可望有助于传统的太阳能电池突破能量转换效率的理论极限。

这种热光电电池(TPV)并不像太阳能电池一样耗散未使用的太阳能,而是透过一款中介组件(TPV组装顶部所看到的1D光子晶体顶部的超黑CNT层),先行吸收所有的能量与热。

MIT的热光电电池组装显示覆盖1D光子晶体的超黑CNT圆形层,位于光滤波器(绿色)上方,覆盖标准太阳能电池《电子工程专辑》
MIT的热光电电池组装显示覆盖1D光子晶体的超黑CNT圆形层,位于光滤波器(绿色)上方,覆盖标准太阳能电池
Source:MIT

在达到高温(实验中为1,000℃)时,这些附加层可加以调谐,使其仅在优化光波长时发射热辐射,从而使太阳能电池能够以最高效率作业。

Bierman期望,透过配对传统的太阳能电池与这些客制设计的发射层,可望培增这一转换效率的理论极限,使其得以为太阳能板的特定区域带来更高达2倍的功率。

一种可能的建置方式是使用传统的太阳能聚光系统,以聚焦阳光的透镜或反射镜来维持较高温度。先进的光滤波器可让所有的理想光波长通过并达到PV电池,而将任何不想要的波长反射回来。反射回来的波长随后可被再次吸收,因而有助于保持光子晶体的热度。

如同研究人员所展示的,由于光子装置发射的基础在于热而不是光源,这种TPV组件将不至于受到环境短暂变化的影响,例如云朵从太阳前飘过等。

它甚至还可以搭配使用热储存系统,在全天候的基础上利用太阳能发电。此外,由于系统控制能源的方式使其免于像热一样被耗费掉,因而能够降低过度发热导致太阳能聚光系统受损。

研究人员目前正着眼于为其实验室级的小型实验单元建置更大的版本,期望找到能以更具经济效益方式进行制造的新方法。这项研究由美国固态太阳能热能转换中心(S3TEC)支持,并获得美国能源部的赞助。

编译:Susan Hong

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载

《电子工程专辑》
关注最前沿的电子设计资讯,请关注“电子工程专辑微信公众号”。







我来评论 - 太阳能热光电电池突破转换效率极限
评论:
*? 您还能输入[0]字
分享到: 新浪微博 qq空间
验证码:
????????????????
?

关注电子工程专辑微信
扫描以下二维码或添加微信号“eet-china”

访问电子工程专辑手机网站
随时把握电子产业动态,请扫描以下二维码

?

5G网络在提供1Gbps至10Gbps吞吐量方面具有很好的前途, 并且功耗要求比今天的网络和手机都要低,同时还能为关键应用提供严格的延时性能。本期封面故事将会与您分享5G的关键技术发展,以及在4G网络上有怎样的进步。

?
?
有问题请反馈
推荐到论坛,赢取4积分X