新太阳能技术 发电效率吊打薄膜太阳能

如今，太阳能技术已取得突飞猛进的发展，薄膜太阳能发电效率已高达31%，聚光太阳能技术也已日渐成熟。然而，现有太阳能技术也有其技术瓶颈，发电效率始终在30%左右徘徊，但这种局面即将为新的技术所打破。日前，美国普渡大学的研究者们通过将现有多种太阳能技术混搭，构建一个混合系统，将太阳光利用效率提升至50%。

技术混搭

通过技术混搭，普渡大学的研究者们创造了一个全新的概念，它混合了现有三种太阳能技术，分别是PV、热电技术（TE）和聚光太阳能技术。当然，该系统并不是简单地将三种技术累加在一起，而是充分利用太阳光谱，构建了一个完整有序的系统。


首先，PV太阳能电池板能将可见光与紫外线等高能光子转化为电能，提供系统约20%的电能。如采用薄膜太阳能电池板，发电效率会提升至31%。


同时，研究者们采用一种全新设计的「选择性的太阳能吸收器和反射镜」热电装置，能将太阳光热低能光子转化为电能，生成约5%的电能；与此同时，该热电装置通过使用镜组聚光，将热量收集并进行存储，驱动蒸汽涡轮，生成约占本系统25%的电能。

普渡大学电子和计算机工程学院的助理教授PeterBermel向第四能源记者表示，「这种做法集成了现有的几种使用太阳能的方法，通过使用混合系统，能全光谱利用太阳光线，从而提高太阳能发电效率。」

系统优势

该系统通过利用光谱分裂的优点，提高太阳光利用效率，降低发电成本，并能显著提高电网兼容性。理想状况下，这套系统能在现有条件下利用太阳光效率超过50%，而单靠PV系统，效率最多只有31%。

这套系统的关键在热电装置，它主要发挥两种重要作用：一、热电装置在反射可见光的同时，吸收近红外的光子，从而提高太阳光照的利用率；二、热电装置不断提高储热温度，在日落之后，蓄热器的高温能保证涡轮机运转发电。

Bermel向笔者进一步解释，「这是一种选择性的系统，能充分利用太阳光谱，蓄热器能为生产电能提供更高的灵活性，整套系统在日落之后仍然能持续发电几个小时。」所以，整套系统能满足全天不同时段的用电需求。

研究进展

目前，该项研究工作已得到美国能源部和美国国家科学基金的支持。然而，整套系统仍处于理论设计阶段，为验证其可行性，研究者们还需做进一步实验分析。


谈及未来，Bermel显得信心满满，「这种混合系统无疑是可行的，理论上，我们已知道应该做什么，但目前还需通过更多实验，去验证各个部分及整套系统的运转情况。」

该项研究的论文，已发表在8月15日的《能源环境科学》杂志的网络平台上；该系统的演示视频，也已在YouTube视频网站同步上线。