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功率技術/新能源  

隱形斗篷可用於提高太陽能電池效率?

上網時間: 2015年10月07日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:隱形斗篷  太陽能  電池  觸指  轉換效率 

德國卡爾斯魯厄理工學院(Karlsruhe Institute of Technology;KIT)的科學家們發現一種可提高太陽能電池面板轉換效率的新途徑。這種有趣的方法是透過隱形斗篷的光學技術,將陽光引導至在太陽能板上投射陰影的物體周圍。

目前安裝在屋頂上的太陽能板模組大約可將五分之一的陽光轉換成電能,但這也表示在此過程中損耗了大約80%的太陽能。

在太陽能電池上一般約有高達十分之一的表面積都覆蓋著所謂的「金屬觸指」(contact finger),其作用在於採集所產生的電流。但在這些觸指的所在位置,光線往往無法到達太陽能電池的受光區域,從而降低了電池的轉換效率。

「我們的原型實驗顯示,利用隱形斗篷薄層能夠讓這種金屬觸指幾乎完全隱形,」進行這項實驗與模擬的KIT應用物理研究所博士生Martin Schumann解釋。主導這項研究的KIT物理學家Carsten Rockstuhl聯手來自Aachen、Freiburg、Halle、Jena與 Julich等地的研究夥伴,共同在KIT更改了光學隱形斗篷設計,使其得以用於引導太陽能電池觸指周圍的入射光線。


研究人員利用隱形斗篷(右)將通過觸指的陽光引導至太陽能電池的受光區域
(來源:Martin Schumann,KIT)

隱形斗篷的研究目的通常在於使物體隱形。因此,必須將光線引導至等待隱藏的物體周圍。然而,這項研究計劃的目的並不在於視覺上隱藏觸指,而是要讓通過觸指的光線偏離照射在太陽能電池的受光區域——歸功於隱形斗篷的技術,研究人員們得以善加利用這項特性。

為了達到隱形的效果,科學家們一般採用兩種方法。這兩種方法都根據在太陽能電池上施加的聚合物塗層。這種塗層必須具有經精確計算的光學特性,例如取決於位置或特定表面形狀而計算的折射率。第二種方法更有發展前景,因為它可望整合於以低成本進行大量生產的太陽能電池中。在隱形斗篷層的表面沿著觸指周圍刻槽,讓入射光線從觸指折射出來,最終到達太陽電池的的受光區域。

利用建模實驗以及詳細的模擬,研究人員們展示了適用於隱藏觸指的這兩種概念方法。接下來,研究員們計劃在太陽能電池上施加隱形斗篷薄層,以便確定所提升的效能。研究人員們樂觀地看好未來隱形斗篷在實際應用中所提升的效率:「實際在太陽能電池上塗佈這種塗層時,通過觸指所損失的光學應該會減少,而效率也可望提高10%,」Martin Schumann表示。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Invisibility cloak focuses on enhancing solar cell efficiency,by Paul Buckley)





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