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新2备用网址:研究人员通过“改变太阳”来提高太阳能电池的效率

admin2022-07-2217

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太阳能电池是为未来创造可持续能源生态系统的关键特征。现有的太阳能阵列和电池可以从自然界最丰富的来源生产清洁能源。但是,提高它们的效率,同时降低替代煤炭和天然气作为能源的成本,仍然需要技术进步——我们宜早不宜迟地需要这种进步。


现在,由化学与生物分子工程系的Eray Aydil领导的研究小组正在研究太阳能电池效率低下的一个方面——光本身的性质。

硅太阳能电池的问题是,它们不是太阳光谱的最佳匹配。现有的电池只能有效地利用某些波长。例如,紫外线和蓝光不能像红外光那样转化为电能。这就意味着可以捕获的大量势能被浪费了。


据艾迪尔说,坦登研究人员提出的解决方案基本上涉及“改变太阳”。他们开发了一种薄膜,可用于太阳能电池,以改变光谱,将紫外线和蓝光(从光谱中效率较低的波段)转变为近红外光(太阳能电池的效率更高的光源)。


改变光谱线对电池还有其他好处。紫外线可以使电池更快地降解,这就需要更频繁地更换它们,增加了电力成本。紫外线也会因其携带的过量能量而导致过热,降低其效率并导致其过早降解。通过将这些射线转移到光谱的近红外部分,这种新薄膜可以用一次修复解决多个问题。

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试图通过改变光谱来提高太阳能电池的效率一直是许多研究人员的目标。问题是,这不是通过一小步就能实现的。改变10%的光线并没有多大作用。而此前的涨幅低于30%。但在最近发表在《材料视野》(Materials Horizons)上的一篇论文中,Aydil的团队能够将其提高到82%以上。一篇即将发表的论文将揭示这一比例高达95%。在这条轨道上,每一个紫外线光子中都有两个红外光子,这是有可能实现的。

研究小组期待着将这种材料放入太阳能电池中,看看这种材料究竟能提供多少额外的效率。


这种薄膜还有一个很有前景的优点——它是同类材料中唯一不使用铅的材料。铅是一种危险的化学品,开采它本身就是一场环境灾难。如果它以某种方式进入环境,清理就会成为一个头疼的问题。从生产过程中去除铅,使得生产和安装薄膜对制造商来说更具吸引力。


艾迪尔和他的团队正在努力打破这一100%的障碍,并将这种材料推向理论极限。事实上,这是朝着可再生能源发展以满足人类能源需求的斗争中的一个亮点。


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