屋頂聚光光伏在戶外測試中勝過硅片

根據(jù)去年秋天兩個(gè)晴天對原型機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場測試的工程師團(tuán)隊(duì)稱，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)硅太陽能電池產(chǎn)生超過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：“過去太陽能電池價(jià)格昂貴，但現(xiàn)在它們變得非常便宜。” “因此，太陽能電池不再是其產(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 - 我們過去常常忽視的所有東西“。

這種不斷變化的經(jīng)濟(jì)格局對高效率產(chǎn)生了重要影響。與目前以15%至20%的效率占據(jù)市場主導(dǎo)地位的硅太陽能電池板相比，聚光太陽能電池板將太陽光聚焦在更小但更高效的太陽能電池上，如衛(wèi)星上使用的太陽能電池，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。這些系統(tǒng)在開闊的田野中工作良好，空間充足，陽光充足。

“我們要做的是在傳統(tǒng)硅太陽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。

為此，研究人員將一個(gè)大約半毫米見方的微型多結(jié)太陽能電池嵌入一塊玻璃中，在一對塑料小透鏡陣列之間滑動(dòng)。整個(gè)布置大約2厘米厚，并且通過在小透鏡陣列之間橫向滑動(dòng)太陽能電池片來完成跟蹤，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)際上是難以察覺的。

“我們在最近的這些實(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。“我們整理了一個(gè)帶有單個(gè)微電池和一對透鏡的原型，這些透鏡將太陽光聚集了600多次，將它帶到室外并讓它在一整天的過程中自動(dòng)跟蹤太陽。”

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

研究人員今天(7月17日)在Nature Energy報(bào)道稱，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)烈陽光下的微電池加熱，可能達(dá)到73%。

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

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

“通過正確的工程設(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)生大量太陽能都非常重要。”