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新太陽能技術 發電效率吊打薄膜太陽能

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年03月01日  

如今,太陽能技術已取得突飛猛進的發展,薄膜太陽能發電效率已高達31%,聚光太陽能技術也已日漸成熟。然而,現有太陽能技術也有其技術瓶頸,發電效率始終在30%左右徘徊,但這種局面即將為新的技術所打破。日前,美國普渡大學的研究者們通過將現有多種太陽能技術混搭,構建一個混合系統,將太陽光利用效率提升至50%。


技術混搭


通過技術混搭,普渡大學的研究者們創造了一個全新的概念,它混合了現有三種太陽能技術,分別是PV、熱電技術(TE)和聚光太陽能技術。當然,該系統并不是簡單地將三種技術累加在一起,而是充分利用太陽光譜,構建了一個完整有序的系統。


首先,PV太陽能電池板能將可見光與紫外線等高能光子轉化為電能,提供系統約20%的電能。如采用薄膜太陽能電池板,發電效率會提升至31%。


同時,研究者們采用一種全新設計的「選擇性的太陽能吸收器和反射鏡」熱電裝置,能將太陽光熱低能光子轉化為電能,生成約5%的電能;與此同時,該熱電裝置通過使用鏡組聚光,將熱量收集并進行存儲,驅動蒸汽渦輪,生成約占本系統25%的電能。


普渡大學電子和計算機工程學院的助理教授PeterBermel向第四能源記者表示,「這種做法集成了現有的幾種使用太陽能的方法,通過使用混合系統,能全光譜利用太陽光線,從而提高太陽能發電效率。」


系統優勢


該系統通過利用光譜分裂的優點,提高太陽光利用效率,降低發電成本,并能顯著提高電網兼容性。理想狀況下,這套系統能在現有條件下利用太陽光效率超過50%,而單靠PV系統,效率最多只有31%。


這套系統的關鍵在熱電裝置,它主要發揮兩種重要作用:一、熱電裝置在反射可見光的同時,吸收近紅外的光子,從而提高太陽光照的利用率;二、熱電裝置不斷提高儲熱溫度,在日落之后,蓄熱器的高溫能保證渦輪機運轉發電。


Bermel向筆者進一步解釋,「這是一種選擇性的系統,能充分利用太陽光譜,蓄熱器能為生產電能提供更高的靈活性,整套系統在日落之后仍然能持續發電幾個小時。」所以,整套系統能滿足全天不同時段的用電需求。


研究進展


目前,該項研究工作已得到美國能源部和美國國家科學基金的支持。然而,整套系統仍處于理論設計階段,為驗證其可行性,研究者們還需做進一步實驗分析。


談及未來,Bermel顯得信心滿滿,「這種混合系統無疑是可行的,理論上,我們已知道應該做什么,但目前還需通過更多實驗,去驗證各個部分及整套系統的運轉情況。」


該項研究的論文,已發表在8月15日的《能源環境科學》雜志的網絡平臺上;該系統的演示視頻,也已在YouTube視頻網站同步上線。

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