單面太陽能電池板即將過時！科學(xué)家提出新的熱力公式 雙面電池板才是王道

:當(dāng)前大多數(shù)的太陽能電池板吸收陽光，并將其轉(zhuǎn)化為電能，起作用的只有面對天空的那一面。如果太陽能電池板面朝下，也就是不被太陽照射的暗面也能轉(zhuǎn)換從地面反射的陽光，就能產(chǎn)生更多的電能。

雙面太陽能電池已經(jīng)使太陽能板可以垂直放置在地面或屋頂上，甚至水平放置在加油站的頂棚上，但目前還不清楚這些太陽能板最終能產(chǎn)生多少電能，也不知道它們能節(jié)省多少錢。

一個新的熱力學(xué)公式表明，考慮到不同的地形，如草地、沙地、混凝土和泥土，雙面太陽能電池板比今天單面太陽能電池板產(chǎn)生的太陽能平均多15%到20%。

這個公式由普渡大學(xué)的兩位物理學(xué)家提出，可以在幾分鐘內(nèi)計算出雙面太陽能電池在各種環(huán)境下(根據(jù)熱力學(xué)極限的定義)能產(chǎn)生的最多電能。

這個公式只包含一個簡單的三角關(guān)系，但要將極其復(fù)雜的物理問題提煉成這個優(yōu)雅簡單的公式，需要多年的建模和研究。這個三角關(guān)系將幫助企業(yè)在投資下一代太陽能電池時做出更好的決定，并找出如何將它們設(shè)計得更有效率。

論文發(fā)表在《美國國家科學(xué)院學(xué)報》上，作者為Alam和Ryyan Khan，現(xiàn)在孟加拉國東西大學(xué)擔(dān)任助理教授。論文中也顯示了如何使用公式計算太陽能電池在過去50年發(fā)展中的熱力學(xué)限制。這些結(jié)果可以推廣到未來20到30年可開發(fā)的技術(shù)上。

希望這些計算能夠幫助太陽能發(fā)電廠充分利用雙面電池的優(yōu)勢。

“用了將近50年的時間，單面電池板才以一種經(jīng)濟(jì)有效的方式出現(xiàn)在該領(lǐng)域?！盇lam說?！斑@項(xiàng)技術(shù)非常成功，但我們現(xiàn)在知道，我們無法再顯著提高它們的效率或降低成本。我們的公式將在更短的時間內(nèi)指導(dǎo)和加速雙面電池板技術(shù)的發(fā)展?！?/p>

這篇論文或許及時解決了能源問題：專家估計，到2030年，雙面太陽能電池將占全球太陽能電池板市場份額的近一半。

阿拉姆的方法被稱為“肖克利-奎塞爾三角形”，因?yàn)樗⒃谘芯咳藛T威廉·肖克利和漢斯-約阿希姆·奎塞爾對單面太陽能電池最大理論效率的預(yù)測之上。

該公式表明，雙面太陽能電池的效率增益隨著表面反射光的增加而增加。例如，與有植被的表面相比，從混凝土反射回來的光可以轉(zhuǎn)化更多的能量。

研究人員利用這一公式，為農(nóng)田上和人口稠密城市中建筑物的窗戶推薦更好的雙面電池板設(shè)計。透明的雙面太陽能板讓太陽能在農(nóng)田里產(chǎn)生，而不會產(chǎn)生影響農(nóng)作物生產(chǎn)的陰影。與此同時，為建筑設(shè)計雙層窗戶將有助于城市使用更多的可再生能源。

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