光伏電池效率概況

隨著社會的進(jìn)步，科技的發(fā)展，人們對能源的需求越來越大，而現(xiàn)有的能源有限，需要人們不斷發(fā)展新能源，而太陽能就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，人們開始大力發(fā)展太陽能能發(fā)電。萊斯大學(xué)的科學(xué)家正在設(shè)計(jì)單壁碳納米管陣列薄膜，以吸收中紅外輻射(熱量)，從而極大地提高太陽能電池的效率。根據(jù)研究，碳納米管可能在未來用于制造太陽能電池，它可以提高光伏電池效率。

萊斯大學(xué)布朗工程學(xué)院的Gururaj Naik和Junichiro Kono在ACS Photonics雜志上介紹了他們的技術(shù)。他們的發(fā)明是一種雙曲線熱發(fā)射器，可以吸收本該流散到大氣中的強(qiáng)烈熱量，將其擠壓至窄帶隙并發(fā)射出可以變成電的光。這一發(fā)現(xiàn)依賴于2016年Kono團(tuán)隊(duì)的另一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)他們發(fā)現(xiàn)了一種簡單的方法來制造緊密堆積、高度對齊的晶圓級納米管薄膜。

紅外輻射是太陽光的一個(gè)組成部分，它為地球提供熱量，但它只是電磁波譜的一小部分。納米管薄膜提供了隔離并利用中紅外光子的機(jī)會，否則中紅外光子會被浪費(fèi)掉。

納米管薄膜是吸收廢熱并將其轉(zhuǎn)變?yōu)檎瓗Ч庾樱驗(yàn)榧{米管中的電子只能在一個(gè)方向上運(yùn)動，所以排列的薄膜在該方向上是導(dǎo)電的，而在垂直方向上是絕緣的，Gururaj Naik稱之為“雙曲線色散”。

熱光子可以從任何方向撞擊薄膜，但只能通過一個(gè)方向離開。它不是從熱能直接轉(zhuǎn)向電力，而是從熱能轉(zhuǎn)化為光能再轉(zhuǎn)化為電能。Naik表示，似乎兩個(gè)階段比三個(gè)階段更有效，但在這里，情況并非如此。

Naik還補(bǔ)充說，普通太陽能電池可以將效率提高到22%左右。通過將所有浪費(fèi)的熱能壓縮到一個(gè)小的光譜區(qū)域，進(jìn)而可以非常有效地將其轉(zhuǎn)化為電能，這樣，理論預(yù)測，可以將光伏電池效率提高80%。

納米管薄膜適合完成這個(gè)任務(wù)，因?yàn)樗鼈兛梢猿惺芨哌_(dá)1700攝氏度(3092華氏度)的高溫。Naik團(tuán)隊(duì)建造出能夠在高達(dá)700 攝氏度(1292 F)的溫度下運(yùn)行并確認(rèn)其窄帶隙輸出的概念納米管薄膜產(chǎn)品。為了制造它們，該團(tuán)隊(duì)將亞微米級腔體化為芯片級的薄膜。

碳納米管可以通過提高轉(zhuǎn)化效率來改變光伏項(xiàng)目的整體收益，從而可以產(chǎn)生更多的電力。目前，單晶電池和PERC電池的效率通常分別為20.3%和22.2%，而多晶電池的效率約為18.9%。如果某一天人們能高效利用太陽能，相信能解決很大的能源問題，畢竟太陽能是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的，能保證人類的永續(xù)發(fā)展，需要我們科研人員更加努力。