科學(xué)家研制的向日葵形太陽能集中器，采用一個巨大的拋物柱面反射器，由多個小鏡構(gòu)成。它們與一個追蹤系統(tǒng)相連。追蹤系統(tǒng)根據(jù)太陽的位置確定最理想的角度

IBM研究院的布魯諾-米切爾與新型太陽能集中器的一個反射鏡原型

 新型太陽能集中器采用的芯片，呈角度的鏡片和冷卻管清晰可見

    近日，據(jù)國外媒體報道，科學(xué)家從向日葵身上獲取靈感，研制出向日葵形太陽能集中器。他們表示這種集中器將讓太陽能領(lǐng)域發(fā)生革命性變化。這種新型太陽能集中器利用數(shù)個反射鏡將陽光聚焦到轉(zhuǎn)換器芯片上。專家們表示這種太陽能集中器可用于為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供電力。

    科學(xué)家希望這項計劃能夠研發(fā)出具有經(jīng)濟(jì)可承受性的光電系統(tǒng)，能夠收集80%的陽光并將其轉(zhuǎn)換成電量。這一系統(tǒng)可以在任何缺少可持續(xù)能源、可飲用水和冷空氣的地區(qū)建造，成本只有類似系統(tǒng)的三分之一。這一系統(tǒng)的原型采用一個巨大的拋物柱面反射器，由數(shù)個小鏡構(gòu)成。它們與一個追蹤系統(tǒng)相連。追蹤系統(tǒng)根據(jù)太陽的位置確定最理想的角度。

    拋物柱面反射器將陽光反射到多個裝有光電芯片的微通道液體冷卻接收器。每個芯片的尺寸為1×1厘米，如果按照每天日照時間8小時計算，平均可產(chǎn)生200到250瓦電量。根據(jù)本周傳出的消息，瑞士技術(shù)與革新委員會將一筆為期3年的240萬美元研究資金頒發(fā)給IBM研究院，太陽能技術(shù)提供商Airlight Energy，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院以及庫爾技術(shù)經(jīng)濟(jì)應(yīng)用科學(xué)大學(xué)和布克斯州際技術(shù)學(xué)院的科學(xué)家。他們將負(fù)責(zé)這一項目的研發(fā)工作。這一項目被稱之為經(jīng)濟(jì)型高聚光太陽能光伏發(fā)電及光熱系統(tǒng)(以下簡稱HCPVT)。

    HCPVT系統(tǒng)的整個接收器共有數(shù)百個光電芯片，能夠提供25千瓦電量。光電芯片安裝在微結(jié)構(gòu)層，微結(jié)構(gòu)層負(fù)責(zé)將液體冷卻劑輸送到距離芯片只有幾十微米的位置，冷卻劑的作用是吸收熱量，效率是當(dāng)前系統(tǒng)的10倍。IBM研究院的布魯諾-米切爾表示：“我們計劃在微通道冷卻模塊上使用三結(jié)光電池，能夠直接將所收集陽光的超過30%轉(zhuǎn)換成電量，同時允許余熱回收效率達(dá)到50%以上。”

    米切爾說：“我們認(rèn)為能夠通過非常實用的設(shè)計達(dá)到這一點。我們提出的設(shè)計采用富有革新性的混凝土追蹤器，主光學(xué)系統(tǒng)由廉價的充氣鏡和混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)成。這是一項非常樸素的革新，建立在輕型和高強度混凝土材料(用于建造橋梁)方面幾十年的經(jīng)驗基礎(chǔ)之上。”Airlight Energy首席技術(shù)官安德里亞-佩德雷蒂指出：“整個系統(tǒng)的設(shè)計非常簡單。我們用造價低廉的混凝土和簡單的加壓金屬箔取代昂貴的鋼材和玻璃。”

    根據(jù)科學(xué)家的設(shè)想，HCPVT系統(tǒng)能夠為世界各地的很多地區(qū)提供可持續(xù)能源和淡水，包括歐洲南部、非洲、阿拉伯半島、北美洲西南部、南美洲以及澳大利亞。此外，這種系統(tǒng)也能促進(jìn)旅游業(yè)發(fā)展，尤其是一些島嶼度假勝地，例如馬爾代夫、塞舌爾和毛里求斯。與這種系統(tǒng)相比，傳統(tǒng)系統(tǒng)需要將各個組件組裝在一起，效率低同時成本高。目前，一個HCPVT原型正在蘇黎世的IBM研究院接受測試。作為此項合作研究計劃的一部分，其他幾個原型將在瑞士比亞斯卡和呂施利孔制造。