鉅大LARGE | 點擊量：383次 | 2023年07月13日
雙面串聯(lián)太陽能電池實現(xiàn)鈣鈦礦和硅技術的最佳組合
為了提高太陽能電池板的性能，由阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）和英國理工大學（UofTEngineering）的研究人員組成的一個國際合作項目創(chuàng)造了一種雙面串聯(lián)太陽能電池，該電池采用了鈣鈦礦和硅技術的最佳組合。
在野外，光主要直接來自太陽。與傳統(tǒng)的純硅太陽能電池相比，傳統(tǒng)的串聯(lián)太陽能電池通過吸收額外波長的光，已經(jīng)可以更有效地將這種光轉化為電能。
現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)意識到，使用雙面串聯(lián)結構可以收集更多的能量。被稱為“反照率”的地面反射和散射的光也可以被收集起來，從而顯著增加串聯(lián)太陽能電池的電流。
這項研究發(fā)表在今天的《自然能源》雜志上，它準確地描述了研究小組如何設計鈣鈦礦/硅器件，使其超過目前公認的串聯(lián)結構的性能極限。
“通過利用反照率，我們現(xiàn)在可以產(chǎn)生比傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀更高的電流，而不增加任何制造成本，”這項研究的聯(lián)合首席作者MicheleDeBastiani博士說。這項研究的作者包括大學教授特德·薩金特（tedsargent）和歐洲經(jīng)委會博士后易厚（yihou）。
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在過去，人們已經(jīng)研究過捕捉間接陽光的可能性，但沒有實驗驗證。除了理工大學外，KAUST的研究人員還與卡爾斯魯厄理工學院和博洛尼亞大學的合作者合作，以解決將間接陽光納入其模塊能量收集能力所需的科學和工程挑戰(zhàn)。
有了這方面的知識，他們在室外條件下測試了這種雙面串聯(lián)太陽能電池，其效率超過了任何商業(yè)硅太陽能電池板。
“雙面純硅太陽能電池在光伏市場的份額迅速增加，因為它們可以帶來20%的相對性能增益。在鈣鈦礦/硅串聯(lián)體中利用這一概念現(xiàn)在為以可承受的成本進行超高發(fā)電提供了機會，”StefaanDeWolf教授（KAUST）總結道。
追蹤太陽的雙面太陽能電池板可產(chǎn)生35％的能量
迄今為止，跟蹤太陽的太陽能電池板和雙面太陽能電池板陣列的概念都已經(jīng)獨立存在，但是研究人員首次探討了將它們組合起來的好處。
由新加坡太陽能研究所（CarlosRodríguez-Gallegos）領導的一個研究小組發(fā)現(xiàn)，兩側帶有光伏電池的面板也可以傾斜以跟隨太陽，這將產(chǎn)生35％的能量，并將平均電費降低16％百分。
目前，世界各地的太陽能電池板主要以固定的方向安裝，并且僅從一側捕獲光。這意味著它們?nèi)Q于太陽在天空中的位置，并且只能將吸收的光的約22％轉換為能量。
在一項新的研究發(fā)表在雜志焦耳，羅德里格斯·加列戈斯和他的團隊建議使用一倍側光伏板也能跟蹤太陽，以進一步提高他們的工作效率。
Rodríguez-Gallegos在一份聲明中說，任何一塊太陽能電池板的目標都是從太陽吸收盡可能多的能量。使用雙面太陽能電池板的優(yōu)勢在于，它們還可以吸收被地面反射到其背面的能量。
除了固定的傾斜度之外，還存在兩種可以跟蹤太陽的太陽能電池板：單軸跟蹤器在一天的過程中跟隨太陽，通常從東向西傾斜，而雙軸跟蹤器不僅從太陽傾斜。從東到西，但一年中也要旋轉360°以跟隨太陽，因為夏天的太陽高度較高，冬天的太陽高度較低。
盡管目前在太陽能技術領域取得了許多開拓性的突破，但這項創(chuàng)新非常簡單。該團隊分析了由不同太陽能電池板配置產(chǎn)生的能量，以及來自NASA的云和地球輻射能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以及來自三個不同機構的全球日照模式的野外數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)，與單軸跟蹤器結合使用時，雙面面板（有時稱為雙面模塊）將產(chǎn)生35％的能量，而與雙軸跟蹤器結合時將產(chǎn)生40％的能量。
兩側的面板不僅可以捕捉陽光，還可以捕捉從地面反射到下方的光線。全球定位系統(tǒng)將同時允許它們在軸上傾斜，始終指向最佳角度以捕獲太陽光線。
根據(jù)新論文，“跟蹤設置通過在一天的過程中移動PV模塊來增加能量產(chǎn)生，因此它始終面向太陽。雙面組件使用特殊的太陽能電池和透明蓋來收集光線，不僅從正面而且從背面?！?/p>
盡管目前雙面太陽能電池板和跟蹤板都可用于商業(yè)用途，但結合了這兩種功能的型號卻沒有。例如，JPMorganChase已在其俄亥俄州哥倫布的工廠完成了2.8兆瓦屋頂雙面太陽能電池板的安裝，可提供該站點18％的用電量。
然而，隨著越來越多的商業(yè)企業(yè)和房主致力于使用面板，太陽能市場正在增長。而且隨著氣候變化繼續(xù)使地球變暖以及我們對化石燃料的依賴逐步吸取教訓，這種情況只會增加。這項新研究證實，它們的廣泛使用最終將具有顯著的經(jīng)濟和能源優(yōu)勢。
Rodríguez-Gallegos說：“這意味著在可預見的未來投資雙向和跟蹤系統(tǒng)應該是一個安全的選擇?！?/p>
