在未来,全球的能源需求都可被太阳能这单一来历所满意,但是要完成这一点却绝非易事。科学家们制作出了脑洞大开的各种太阳能电池技能。
钙钛矿太阳能电池大势来袭
近年来,钙钛矿这一物质频频出现在世人眼前,2009年至2014年五年间,钙钛矿太阳能电池光电转化率最高可到达近20%,这对传统的晶体硅太阳能电池发起了应战。要知道,晶体硅太阳能电池自1970年代研发至今,其最高的转化率为25%。光电转化率越高,太阳能独挑人类的能源需求“大梁”的可能性就越大。
现在80%的太阳能电池板制作质料都是晶体硅,可是这种资料的太阳能电池出产和装置本钱非常高,这意味着需求更好的代替品,钙钛矿无疑是强有力的替补之一。
1983年,钙钛矿发现于地幔内部,以俄国矿物学家Levperovskite命名。2009年以来,包含牛津大学和瑞士洛桑联邦科技学院在内的科学家们一直对该矿予以了很高的重视度。
“钙钛矿太阳能电池的光电转化功率在很短时间内敏捷进步,掀起了一阵‘钙钛矿热’。”洛桑联邦科技学院的光子学与接口试验室主任MichaelGraetzel说,“现在其功率到达了19.3%的峰值,未来还有待于进一步进步。”
Graetzel协助开宣布一种建立在已有基础上的新式太阳能电池。“将钙钛矿散布在传统的晶体硅太阳能电池的顶部,大大进步功率,”他说,“花费的本钱并不高。这对干流的太阳能电池板来说是一个不错的使用远景。”
因为钙钛矿对水和高温的反响尤为激烈,它的稳定性测验还有待于进一步打开。Graetzel表明,“这些测验现在都在进行中,我非常必定这些问题能都能被妥善解决,真是令人激动。”
旧车用蓄电池变废为宝
制作钙钛矿太阳能电池的必备质料之一便是铅,但直接从矿石中提取的铅有毒,美国麻省理工学院的研讨者们找到了代替品。
AngelaBelcher带领的研讨团队用旧车用蓄电池中的收回铅来代替铅,因为一个钙钛矿太阳能电池的厚度仅有几微米,因而收回铅的用量非常省,一个旧车用蓄电池收回铅的量满足出产能为30家住所供电的太阳能电池板。这项技能能够说是钙钛矿太阳能电池催生的新使用。
世界电池理事会表明,98%以上的旧电池里的铅一般都会被收回,首要用来制作新电池。但是跟着轿车行业的改动,锂电池逐步遍及,轿车新电池的需求量逐步削减,很多的旧车用蓄电池被筛选。
走运的是,钙钛矿太阳能电池的需求量直线上升,为旧车用蓄电池打开了一个新的商场。既变废为宝,又避免了旧电池污染环境。该项技能得到美国政府的大力支持,政府补助丰盛。
“镇定”的太阳能电池
在激烈太阳光的照耀下,惯例太阳能电池的温度很简单到达55摄氏度。继续上升的温度不只会下降光电转化率,还会缩短电池的使用寿命。
美国斯坦福大学ShanhuiFan教授带领的科研团队,研宣布一种能避免温度过高的新式太阳能电池。他们在一般太阳能电池的外表附上一层石英玻璃,这种特制玻璃的内部结构是金字塔状和锥形的,能够改动热能高的红外线的照耀方向,避免电池板温度继续升高,而其他可见的辐射光线仍能够正常穿过,并转为电能,能够自主避开剩余的热辐射。
该科研团队正在建造模型并试验测验,并希望将来能使用于室外。
永不失焦的太阳能电池
惯例的太阳能电池的缺陷是本钱相对高而功率低下,“Glint光伏”公司研宣布一种能更高效聚光的太阳能电池,必定程度上克服了这些缺陷。
该公司研宣布的新式追寻聚光器,能依据日照光的照耀方向调整面板反射率,即经过追寻太阳运动轨道来改动自己特定区域的反射率,经过增强对太阳能面板光线反射折射特性的使用,来捕捉来自各个不同视点的光线以获取最很多的太阳能,并确保捕捉的能量被传输至面板内的电池中。
惯例的追寻聚光器由特别资料建成的反射镜和透镜组成,且必须按规矩放置,跟着太阳的移动,镜面则不停地移动,造价非常昂扬。因而,该新式聚光器无需随时移动面板且捕获最很多的太阳能这两点将大大下降出产本钱。
这项技能仍处于开发阶段,投入实际使用还需求一段时间。科研人员还在研讨怎么进一步进步其运作功率。
全通明的太阳能电池
近来,密歇根州立大学的RichardLunt领导的科研团队研宣布一款全通明的太阳能聚光器,选用仅吸收特定波长的紫外线和红外线的有机资料制作而成。
至今最高效的太阳能电池板一般都是有色的,便于更高效地吸收太阳光。但假如把它做成通明的,它就能彻底代替传统的玻璃,放置在建筑物的窗户上,且不影响采光。
这种通明的太阳能电池不只能够代替窗户玻璃,它能够放置在任何一个具有明晰的外表的物体上,从建筑物的外表到电脑屏幕、手机屏幕,都有望运用该项技能,假如这一技能能真实使用,那简直能够说它是光伏工业的一个“完美”存在,发展远景非常可观。