电池组件

利用明暗的对比来发电 新型太阳能电池有多厉害?

2020-06-28 09:44:11 学长的土木日志

新加坡国立大学的一组科学家开发了一种新型的太阳能电池,该电池利用明暗的对比来发电。

新加坡国立大学校徽

它通过在典型的太阳能电池材料硅上放置一层超薄的金涂层来工作。就像太阳能电池一样,照在硅上的光会激发其电子。但是,通过添加金层,当设备的一部分处于阴影中时,阴影效应能量生成器会产生电流。

由Swee Ching Tan博士领导的研究小组将该装置称为阴影效应能量发生器(SEG),详细解释其原理的论文发表在《 能源与环境科学》杂志上。

被激发的电子从硅跃迁到金。在部分设备被遮挡的情况下,被照亮的金属的电压相对于暗区增加,并且发生器中的电子从高电压流向低电压。通过外部电路发送它们会产生电流。

但必须是在既有阳光又有阴影的条件下才可以工作,如果完全在光线下或完全在阴影下,它将无法工作。想象一下,像北上广深这样高楼林立的地方,摩天大楼会产生不断变化的阴影环境,它的用途就变得很明显。此外,与商用硅太阳能电池相比,SEG太阳能电池也更易于生产。

新加坡国立大学(National University of University)材料科学家,论文的主要作者Swee Ching Tan说:“发电过程要简单得多,可以在地球上的任何地方产生能量,而不仅仅是在露天场所。”

当设备的一半在阴影下而一半在光照下时,可获得最佳的能量输出。

在传统的光伏面板中,使用恒定的光源为设备供电,阴影会产生负面影响。而通过这项新的技术,充分利用了由阴影引起的照明对比度作为间接的能源。照明的对比度会在阴影部分和被照明的部分之间引起电压差,得到了电流。

面板包括一组SEG单元,这些SEG单元布置在柔性透明塑料膜上。每个SEG单元都是沉积在硅晶圆上的金的薄膜。团队进行了实验,以测试SEG在发电和作为自供电传感器时的性能。

传统太阳能电池

根据实验,在阴影移动的影响下,该团队的四单元SEG 效率是商用硅太阳能电池的两倍。在室内照明条件下产生阴影的情况下,从SEG收集的能量足以为数字手表供电(即1.2 V)。

新加坡国立大学的论文提供了一种创新而有前途的方法,可以利用不寻常来源的能量——光照与阴影之间的对比。创造力和严格的技术理解的结合是世界各地科学家如何解决可再生能源紧迫问题的一个很好的例子。

Tan和他的团队暂时只考虑小规模的应用,例如为手机充电,但升级的潜力巨大。尽管这项研究只是刚刚发表,但已有业界代表对此表示了兴趣。

这项技术还需要几年的时间才能成熟。这只是第一个原型,因此,为了进一步提高效率仍有大量工作需要做。


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