屋頂聚光光伏在戶(hù)外測(cè)試中勝過(guò)硅片

根據(jù)去年秋天兩個(gè)晴天對(duì)原型機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的工程師團(tuán)隊(duì)稱(chēng)，具有嵌入式微跟蹤的聚光光伏系統(tǒng)每天可以比標(biāo)準(zhǔn)硅太陽(yáng)能電池產(chǎn)生超過(guò)50%的能量。

賓夕法尼亞州立大學(xué)電子工程助理教授查爾斯·凱特恩(Chris Kie Etner)說(shuō)：“過(guò)去太陽(yáng)能電池價(jià)格昂貴，但現(xiàn)在它們變得非常便宜。” “因此，太陽(yáng)能電池不再是其產(chǎn)生的能源的主要成本。大部分成本越來(lái)越多地集中在其他一切 - 逆變器，安裝工人，許可費(fèi)等等 - 我們過(guò)去常常忽視的所有東西“。

這種不斷變化的經(jīng)濟(jì)格局對(duì)高效率產(chǎn)生了重要影響。與目前以15%至20%的效率占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位的硅太陽(yáng)能電池板相比，聚光太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)光聚焦在更小但更高效的太陽(yáng)能電池上，如衛(wèi)星上使用的太陽(yáng)能電池，使整體效率提高35%至40%。目前的CPV系統(tǒng)很大 - 廣告牌的大小 - 并且必須旋轉(zhuǎn)以在白天跟蹤太陽(yáng)。這些系統(tǒng)在開(kāi)闊的田野中工作良好，空間充足，陽(yáng)光充足。

“我們要做的是在傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能電池板的形狀因子中創(chuàng)建一個(gè)高效率的CPV系統(tǒng)，”Giebink說(shuō)。

為此，研究人員將一個(gè)大約半毫米見(jiàn)方的微型多結(jié)太陽(yáng)能電池嵌入一塊玻璃中，在一對(duì)塑料小透鏡陣列之間滑動(dòng)。整個(gè)布置大約2厘米厚，并且通過(guò)在小透鏡陣列之間橫向滑動(dòng)太陽(yáng)能電池片來(lái)完成跟蹤，同時(shí)面板保持固定在屋頂上。一整天的跟蹤需要大約一厘米的移動(dòng)，這實(shí)際上是難以察覺(jué)的。

“我們?cè)谧罱倪@些實(shí)驗(yàn)中的目標(biāo)是證明這種系統(tǒng)的技術(shù)可行性，”Giebink說(shuō)。“我們整理了一個(gè)帶有單個(gè)微電池和一對(duì)透鏡的原型，這些透鏡將太陽(yáng)光聚集了600多次，將它帶到室外并讓它在一整天的過(guò)程中自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)。”

由于該團(tuán)隊(duì)需要確切知道測(cè)試期間有多少直射和漫射陽(yáng)光，他們?cè)谫e夕法尼亞州立大學(xué)拉塞爾·拉森農(nóng)業(yè)研究中心設(shè)立了一個(gè)國(guó)家海洋和大氣管理局表面輻射監(jiān)測(cè)點(diǎn)。研究生Jared Price和Alex Grede與博士后研究員Baomin Wang一起在商業(yè)硅太陽(yáng)能電池旁邊的黎明到黃昏的兩個(gè)晴天測(cè)試系統(tǒng)。

研究人員今天(7月17日)在Nature Energy報(bào)道稱(chēng)，CPV系統(tǒng)的效率達(dá)到30%，而硅電池的效率為17%。在整個(gè)一天中，CPV系統(tǒng)產(chǎn)生的能量比硅高出54%，如果避免強(qiáng)烈陽(yáng)光下的微電池加熱，可能達(dá)到73%。

根據(jù)Giebink的說(shuō)法，這種嵌入式跟蹤C(jī)PV技術(shù)非常適合陽(yáng)光直射的地方，如美國(guó)西南部或澳大利亞。

Giebink指出，在將系統(tǒng)擴(kuò)展到更大的區(qū)域并證明其可以長(zhǎng)期可靠運(yùn)行方面仍存在重大挑戰(zhàn)，但他仍然保持樂(lè)觀。

“通過(guò)正確的工程設(shè)計(jì)，我們正在尋求效率的逐步改變，這在從屋頂?shù)诫妱?dòng)汽車(chē)的應(yīng)用中非常有用 - 在任何地方，從有限的區(qū)域產(chǎn)生大量太陽(yáng)能都非常重要。”