據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)日前報道,用于供電的太陽能電池板會占據(jù)屋頂?shù)拇蟛糠挚臻g,為太陽能加熱系統(tǒng)留下的空間很少。為了解決這一問題,美國科學(xué)家制造出了一種新的太陽能電池系統(tǒng),其不僅供電能力更強(qiáng),并且也能捕獲更多熱量來加熱房間和水。
太陽能光伏熱能系統(tǒng)(PVT)指利用太陽電池的光生伏特效應(yīng),將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。但迄今為止,與獨(dú)立式太陽能集熱器相比,其生熱能力要略遜一籌。那是因?yàn)椋鼈冃枰诘蜏叵虏僮?,以冷卻晶體硅太陽能電池,這就會讓硅發(fā)電更多,但集熱能力就乏善可陳了。
如此一來,PVT就面臨兩方面的問題。首先,與它相比,好的太陽能熱水系統(tǒng)能以更低的成本捕捉更多的能量。另外,其會占滿屋頂?shù)乃锌臻g,使得熱應(yīng)用幾乎無立錐之地。有鑒于此,密歇根理工大學(xué)材料科學(xué)和工程學(xué)助理教授約書亞·皮爾思領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)使用不同的硅制造出了一種更好的PVT從而解決了上述問題。
皮爾思解釋道,目前,大多數(shù)太陽能面板都由晶體硅制成,但其實(shí),科學(xué)家們也可以使用非晶硅(一般是薄膜硅)來制造太陽能電池。薄膜硅的供電量或許要少一點(diǎn),但它們更輕、更靈活且更便宜且能節(jié)能。然而,由于非晶硅材料在強(qiáng)烈的光線照射下會產(chǎn)生缺陷而導(dǎo)致電流下降(即所謂的光致衰減效應(yīng)),發(fā)生供電不穩(wěn)定的問題。因此,目前,薄膜太陽能電池占據(jù)的市場份額非常少。
然而,皮爾思團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),可以通過將薄膜硅整合入一種新的PVT中來克服光致衰減效應(yīng)。皮爾思指出,在制造新系統(tǒng)之前,我們不需要將薄膜硅冷卻;而且,通過將其加熱到太陽能-熱操作溫度(接近水的沸點(diǎn)),可以使用這種薄膜硅制造出更厚且能克服光致衰減效應(yīng)的太陽能電池。當(dāng)他們將薄膜硅直接應(yīng)用于太陽能集熱器上時,他們也發(fā)現(xiàn),通過抑制退火(每天烘烤該電池兩次),他們能將新太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率提高10%。
皮爾思說:“新電池系統(tǒng)的供熱、供電效率都得到了極大的提高,因此,這種PVT將成為下一波太陽能電池的主流。在接下來的20年內(nèi),每家每戶的屋頂上可能都會配備PVT。”
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