多雲的天空下也能產生電力的太陽能面板!


像這種聚光型光伏,只能被放在大部分光線是直接來自太陽的地方。然而,一項新的發展,可以讓它們被放在更多雲層的地點。

一種聚光型光伏(concentrator photovoltaic,CPV)系統的新設計,可以把它們帶離沙漠並且進入到常有雲出現的地方。不要太快期望他們會出現在倫敦或西雅圖,但溫和陽光的地方可能會是受益的地方。

CPV太陽能模組從太陽發電,效率是一般太陽能面板所無法比的。它們的致命缺點是要求陽光直射。然而,由伊利諾大學厄巴納-香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)的Kyu-Tae Lee博士所帶領的團隊展示出一種新設計,即使在多雲的情況下也能夠產生電力。他們的研究成果發表於美國國家科學院院刊(PNAS),是過去三個月所發表一系列發展的另一項發表,這些發展應該使得太陽能比化石燃料便宜得多。

大多數的太陽能電力是使用平坦的光伏板(flat-plate photovoltaics,FPPVs)所產生的,陽光照射在光伏板上的半導體,激發電子以產生電流。一種不太常見但越來越多人使用的方法是集中太陽光線來煮沸液體,產生的蒸汽驅動渦輪機。聚光型光伏每一樣採用一些,利用透鏡或曲面鏡來聚焦光線到小的PV電池。這樣具備了體積小但高效率的多接面電池、可以暴露在不需要光線散佈在大面積地區的優點。

然而,不幸的是,透鏡和反射鏡只能有效地聚焦來自一個方向的光,也就是直接來自太陽。甚至薄雲會散射太多的光,造成光從許多不同的方向照射在集中器上。平坦的PV板在這種情況下產生較少的電,但通常仍然足夠可使用的。事實上,聚光型光伏在這種維持低於1%安裝太陽能的條件下,是幾乎不產生電力,並且被限制在雲稀少的沙漠地區。

透過製造出進一步的混合物,結合具有平坦面板特色的聚光型PV,這些作者解決了這個問題。他們把傳統的矽太陽能電池切割成帶有雷射的帶狀物,然後將它們安裝在模組的背板上。另一種設計是把多接面電池和透鏡放在傳統的FPPV的頂部。

不管哪一種方式,在晴天的情況下,系統像正常聚光型系統一樣操作。但當雲出現時,一些在這種情形下被浪費掉的光線,就被FPPV取走。

在北美三個地點進行測試,全都在北緯35.9°和40.2°之間。與傳統CPV模組相比,效率改善提升了1.0%至8.4%。相對於未修改的CPV,由於費用估計增加了已安裝系統的7.5%,這些作者認為可能有很多地方經濟堆積起來了(變好了),這在土地供應不足的地方尤其如此,使得在小地區擠出最大電力變得很重要。

來源: IFLScience

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