像人類一樣,太陽能電池板在過熱時也無法正常工作,F(xiàn)在,研究人員已經找到一種使他們“出汗”的方法,使他們能夠冷靜下來并增強其潛能。
馬里蘭大學公園分校的材料科學家胡良兵說:“這是對現(xiàn)有太陽能電池板進行現(xiàn)代化改造以提高效率的一種簡單,優(yōu)雅,有效的方法。”
如今,世界上已有600吉瓦的太陽能發(fā)電能力,滿足了全球3%的電力需求。預計未來十年該能力將增加五倍。大多數(shù)使用硅將陽光轉化為電能。但是典型的硅電池只能將撞擊太陽能的20%轉換為電流。其余大部分轉化為熱量,可以將面板加熱到40°C。并且,每升高25°C,溫度就會降低。科學技術大學材料科學家周軍說,在工程師努力使功率轉換效率每提高0.1%的情況下,即使增長1%也會帶來經濟利益。
幾十年前,研究人員表明,用水冷卻太陽能電池板可以提供這種好處。如今,一些公司甚至出售水冷系統(tǒng)。但是這些配置需要大量可用的水以及儲水箱,管道和泵。它在干旱地區(qū)和基礎設施很少的發(fā)展中國家?guī)缀鯖]有用。
輸入大氣集水器。近年來,研究人員開發(fā)出了能夠從空氣中吸收水蒸氣并將其冷凝成液態(tài)水以供飲用的材料。其中最好的是一種凝膠,該凝膠在夜晚(空氣涼爽和濕度高)會強烈吸收水蒸氣。凝膠-聚合物中的碳納米管與氯化鈣鹽的混合物,該氯化鈣鹽吸引水-使蒸汽凝結成凝膠所含的液滴。當白天熱量增加時,凝膠釋放出水蒸氣。如果用透明塑料覆蓋,則釋放的蒸氣會被捕集,在液態(tài)水中凝結并流入存儲容器。
香港理工大學的環(huán)境工程師王鵬和他的同事們想到了冷凝水的另一種用途:太陽能電池板的冷卻劑。因此,研究人員將一塊1厘米厚的凝膠片壓在標準硅太陽能電池板的底部。他們的想法是,白天凝膠會從太陽能電池板上吸熱,從而蒸發(fā)掉前一天晚上從空氣中去除的水,并通過凝膠底部釋放出蒸汽。蒸發(fā)的水會冷卻太陽能電池板,而從皮膚蒸發(fā)的汗液則會使我們冷卻。
研究人員發(fā)現(xiàn),他們所需的凝膠量主要取決于環(huán)境的濕度。在濕度為35%的沙漠環(huán)境中,一塊1平方米的太陽能電池板需要1公斤的凝膠來冷卻,而在濕度為80%的潮濕區(qū)域每米僅需要0.3公斤的凝膠。面板正方形。
兩種情況下的結果:水冷式太陽能電池板的溫度下降了10°C。在冷卻期間,冷卻的電池板的發(fā)電量平均增加了15%,最高達到19%。在室外測試中,風可能會改善冷卻效果,今天王鵬和他的同事在《自然可持續(xù)性》中報道。
“效率的提高非常明顯,” 周軍說。但他指出,雨水可能會使凝膠中的氯化鈣鹽溶解,從而破壞其吸水性能。 王鵬同意,但指出水凝膠位于太陽能電池板下方,應保護其免受雨淋。他和他的同事們還在研究第二代凝膠,即使在潮濕時也不會降解。
王鵬說,另一種設計選擇是一種配置,在從凝膠中蒸發(fā)后,它可以捕獲和冷凝水。他說,這些水可以用來清除積聚在太陽能電池板上的灰塵,同時解決停電的第二個問題。或者,可以將同樣的水存儲起來以供飲用,以滿足干旱地區(qū)的另一個迫切需要。