只需添加一層薄薄的玻璃，即可實現自冷卻，更持久，更高效的太陽能電池。
今天發表在在線期刊上的一篇論文 光學 概述了更好地獲取太陽能的可能解決方案。
太陽能電池通過將太陽輻射轉換成能量來工作 通過這個過程，預計會有一定量的能量損失。
但是太陽能電池過熱會損失大量的能量。 這限制了電池發電的能力並縮短了電池的使用壽命。
擊敗熱火
研究團隊 來自加利福尼亞州斯坦福大學的時候發現了一層薄薄的 石英玻璃 嵌入微小錐體和金字塔結構的晶體放置在矽太陽能電池的頂部，電池的工作溫度急劇下降。
在電子工程教授Shanhui Fan的帶領下，研究人員發現，這層玻璃將不需要的熱量重新導向大氣層並進入太空。
通過消除過多的紅外輻射，太陽能電池保持涼爽，並且更有效地將太陽光轉換成能量。
該圖顯示了太陽能電池如何通過引導掉不需要的熱輻射來冷卻自己。 由石英玻璃製成的金字塔結構提供最大的輻射冷卻能力。 L.朱/斯坦福大學
該圖顯示了太陽能電池如何通過引導掉不需要的熱輻射來冷卻自己。 由石英玻璃製成的金字塔結構提供最大的輻射冷卻能力。 L.朱/斯坦福大學
該論文的第一作者，博士物理學候選人林曉霄表示，這一發現可能會導致開發更具成本效益的太陽能電池板，使它們更好 可再生能源替代.
“降低太陽能電池的溫度可以提高運行效率，”朱說。
“此外，太陽能電池的較低工作溫度可以顯著延長使用壽命，從而降低系統的平衡能源成本。”
減少浪費的能量
根據該論文，單個矽電池的功率轉換效率的上限約為33.7％。 隨著電池的升溫，效率會下降 - 溫度每升高一度，大約降低半個百分點。
用於冷卻太陽能電池的主動方法（例如通風或液體冷卻劑）的成本超過了益處。 因此到目前為止，過熱導致的效率損失尚未得到解決。
這種被動方法通過利用不同波長的太陽輻射來工作。 光譜中的可見光最好地攜帶能量，而紅外線攜帶更多的熱量。
研究人員計算出，通過使用石英玻璃“轉離”紅外輻射，熱量下降而不會對太陽能電池可吸收的可見光量產生負面影響。
“我們想出了一種由微尺度二氧化矽金字塔組成的優化設計，”範教授說。
“[這]既通過輻射冷卻機制最大化冷卻功率，同時在太陽輻射波長下保持透明。”
澳大利亞國立大學 Andrew Blakers 他說雖然這項研究的作者有一個合理的理論基礎，但這個模型在現實世界中不太可行。
“不幸的是，論文中的比較是在特殊結構和裸露的太陽能電池之間，而不是封裝的電池[和]裸露的太陽能電池從未部署在現場，”可持續能源系統中心主任貝克說。 （CECS）在澳大利亞國立大學
“標準玻璃覆蓋層具有許多功能，包括韌性，抗劃傷性，結構強度，耐潮濕性，與EVA /矽樹脂的粘合性。
“玻璃覆蓋層必須放棄，因為它會導致太多的熱輻射寄生吸收 - 它必須被基板取代，才能使模塊自支撐。”
來自美國的鮑威爾副教授 昆士蘭大學 雖然這種方法令人興奮，但成本可能超過收益。
“如果製造成本不夠便宜，那麼從效率提升中獲得的額外電力和替代太陽能電池所節省的成本將不會為塗層付出代價 - 在這種情況下，沒有人會對使用它感興趣，”物理學家說。 。
“這是一個非常優雅和有前途的想法，但要在你的屋頂上找到它之前還有很長的路要走。”
儘管如此，該論文的作者仍然相信未來的發展是可能的。 朱林霄表示，下一步是將這項研究應用於實際應用。
“我們通過極其精確的數值方法驗證了這種設計，現在正在嘗試通過實驗證明第一個原型，”他說。
這篇文章最初發表於 
