新太陽能技術將效率提升至50%

如今，太陽能技術已取得突飛猛進的發(fā)展，薄膜太陽能發(fā)電效率已高達31%，聚光太陽能技術也已日漸成熟。然而，現(xiàn)有太陽能技術也有其技術瓶頸，發(fā)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(xiàn)有多種太陽能技術混搭，構建一個混合系統(tǒng)，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(chuàng)造了一個全新的概念，它混合了現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)。

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(tǒng)約20%的電能。如采用薄膜太陽能電池板，發(fā)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(tǒng)25%的電能。

普渡大學電子和計算機工程學院的助理教授PeterBermel向記者表示，“這種做法集成了現(xiàn)有的幾種使用太陽能的方法，通過使用混合系統(tǒng)，能全光譜利用太陽光線，從而提高太陽能發(fā)電效率。”

系統(tǒng)優(yōu)勢

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

這套系統(tǒng)的關鍵在熱電裝置，它主要發(fā)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(fā)電。

Bermel進一步解釋，“這是一種選擇性的系統(tǒng)，能充分利用太陽光譜，蓄熱器能為生產(chǎn)電能提供更高的靈活性，整套系統(tǒng)在日落之后仍然能持續(xù)發(fā)電幾個小時。”所以，整套系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的運轉情況。”

該項研究的論文，已發(fā)表在8月15日的《能源環(huán)境科學》雜志的網(wǎng)絡平臺上；該系統(tǒng)的演示視頻，也已在YouTube視頻網(wǎng)站同步上線。