高度透明的太阳能材料:未来将成为一种潮流!

发布时间:2019-09-11 09:51 编辑:西极电力网

最近,美国密西根州立大学科学家们开发出一种可安装在窗户上的透明太阳能材料,它与安装在屋顶的太阳能系统采集到的太阳能同样多。这种高度透明的太阳能材料,配合传统屋顶太阳能系统,几乎可以满足全美国的电力需求,从而大幅度降低矿物燃料的使用。

一般来说,人类往往是通过燃烧石油、天然气和煤炭等传统矿物燃料获取能量。然而,这些矿物燃料都属于不可再生资源,且燃烧它们将释放出大量二氧化碳,带来“温室效应”,破坏生态平衡。

因此,人们已经意识到要让全球的能源消耗远离矿物燃料,开发具有创新性和经济效益的可再生能源技术。太阳能作为新兴的能源的代表,具有清洁、环境友好、可再生、易获取、低成本等优势。据悉,在美国和全世界仅1.5%的电力由太阳能产生,,可见太阳能尚未得到充分应用,换句话说,太阳能的应用潜力仍然非常巨大。

最近,科学家们在《自然能源》(Nature Energy)杂志上的报告称,可安装在窗户上的透明太阳能材料,代表了一种尚未充分利用的巨大能源。这种透明的太阳能材料与安装在屋顶的太阳能系统采集到的太阳能同样多。

这项研究由美国密西根州立大学的工程研究人员领导,作者们强调了这种高度透明的太阳能材料的广泛使用,配合传统屋顶太阳能系统,几乎可以满足美全国的电力需求,大幅度降低矿物燃料的使用。

密西根州立大学的化学工程和材料科学系副教授 Richard Lunt 和密西根州立大学的同事们开创性地开发出透明发光的太阳能聚光器。它可以放置于窗户上产生太阳能,同时不会阻挡视线。这种类似塑料的薄材料可以用于建筑物、汽车窗户、手机和其他具有透明表面的设备。

这种太阳能采集系统使用 Lunt 和他的团队开发的有机分子,吸收太阳光波长的不可见部分。研究人员可以将这些材料“调谐”到仅仅采集紫外线和近红外波段的太阳光,然后将太阳能转化为电力。

“高度透明的太阳能电池代表了太阳能新应用的未来潮流。我们分析了它的潜力,结果说明只需采集不可见光,这些设备就可以具有与屋顶太阳能系统类似的发电潜力,同时具有提高建筑物、汽车和移动电子设备的效率的附加能力。”

但是,就总体的电力潜能而言,作者们指出在美国大约有50亿到70亿平方米的玻璃表面。因为有这么多的玻璃可以覆盖,所以透明太阳能技术可以满足美国40%能量的需求(和屋顶太阳能系统相似)。Lunt 说:

“如果我们也可以提高能量存储,这两种技术的互补性部署将使我们几乎可以满足100%的能量需求。”

Lunt 称,高度透明的太阳能应用记录的效率高于5%,而传统的太阳能面板的效率通常在15%~18%。在将太阳能转化为电能的效率方面,尽管相对于不透明的太阳能技术来说,透明的太阳能技术可能永远无法超越,但是可以接近。而且,透明的太阳能技术可以部署到更多的表面积上。

“这就是我们努力的方向。传统的太阳能应用被研究已超过了50年,目前我们研究这些高度透明的太阳能电池只有5年。最终,这项技术将提供一个非常有前景的路线,它将通往一种在我们之前无法利用的小型和大型表面上广泛应用的廉价太阳能技术。”

【1】http://msutoday.msu.edu/news/2017/transparent-solar-technology-represents-wave-of-the-future/

【2】Christopher J. Traverse, Richa Pandey, Miles C. Barr, Richard R. Lunt. Emergence of highly transparent photovoltaics for distributed applications. Nature Energy, 2017; DOI: 10.1038/s41560-017-0016-9

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