科學也可以如此靠近

新式透明電池板引領太陽能未來潮流 可滿足整個美國電力需求

12月
25
2017

2017年12月25日06時 今日科學 前瞻網

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圖:密西根州立大學率先應用的透明太陽能收集裝置,將足以供應美國電力需求的40%。

據Nature Energy報導,能應用於窗戶上的透明太陽能材料是一個未開發的巨大潛在資源,其功率或能與體積更大、更笨重的屋頂太陽能收集裝置並肩。

根據密西根州立大學工程研究人員的解說,這種高度透明的太陽能材料以及屋頂太陽能收集裝置若能廣泛應用,其功率幾乎可以滿足整個美國的電力需求,並可大大減少化石燃料的使用。

密西根州立大學的化學工程與材料科學副教授理察·蘭特表示:「高透明度的太陽能電池代表了新式太陽能應用的未來潮流。」

「我們分析了它們的潛能,並發現僅僅通過收集不可見光,這些裝置就可提供與屋頂太陽能裝置相似的發電潛力,此外還可以提高建築物、汽車和移動電子產品的效率。」

密西根州立大學的蘭特與其同事率先開發出一種透明的發光太陽能集中器,當放置在透光的窗戶上時,它不會影響人們的視野。這種薄薄的、類似塑料的材料可用於建築物、車窗、手機或其他具有平整表面的物體。

這種太陽能收集系統使用由蘭特及其團隊開發的有機分子來吸收陽光中不可見的波長。研究人員可以「微調」這些材料,僅僅吸收紫外線和近紅外波長並將其轉化為電能。

這種划算的新式可再生能源技術將使全球能源消耗逐漸擯棄化石燃料。目前美國和全球均只有約1.5%的電力供應是由太陽能發電而來,因此該技術還存在廣闊的應用空間。

說到其整體潛力,只需要注意一個數據——整個美國約有50至70億平方米的玻璃表面。擁有了如此多的玻璃表面,這種透明的太陽能收集技術將可能足以滿足美國約40%的能源需求——這種潛力並不比屋頂太陽能電池小。「這兩種近乎免費贈送的技術」,蘭特表示,「將能百分百滿足我們的需求——只要我們在能源儲存方面也加以改善。」

根據實驗記錄,這種高透明度的太陽能裝置功率大於5%,而傳統的太陽能電池板的功率通常在15%到18%之間。蘭特表示,儘管透明太陽能轉換技術的效率永遠無法與不透明的媲美,但它們還有提升空間,並且可以應用於許多其他的物體表面上。

「現在,透明太陽能轉換技術只達到了其實際潛力的三分之一。」蘭特補充道。

「這就是我們正在努力的方向,」他說,「過去五十年間,傳統的太陽能應用技術相關研究非常活躍,但在這些高透明度的太陽能電池上我們只投入了大約五年時間。這項技術將是一條充滿希望的、前所未有的道路,我們將會見識到一種廉價、普遍、能裝在大大小小各種物體表面上的新能源。」


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