如今，太陽能技術(shù)已取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，薄膜太陽能發(fā)電效率已高達(dá)31%，聚光太陽能技術(shù)也已日漸成熟。然而，現(xiàn)有太陽能技術(shù)也有其技術(shù)瓶頸，發(fā)電效率始終在30%左右徘徊，但這種局面即將為新的技術(shù)所打破。日前，美國普渡大學(xué)的研究者們通過將現(xiàn)有多種太陽能技術(shù)混搭，構(gòu)建一個(gè)混合系統(tǒng)，將太陽光利用效率提升至50%。

技術(shù)混搭

通過技術(shù)混搭，普渡大學(xué)的研究者們創(chuàng)造了一個(gè)全新的概念，它混合了現(xiàn)有三種太陽能技術(shù)，分別是PV、熱電技術(shù)（TE）和聚光太陽能技術(shù)。當(dāng)然，該系統(tǒng)并不是簡(jiǎn)單地將三種技術(shù)累加在一起，而是充分利用太陽光譜，構(gòu)建了一個(gè)完整有序的系統(tǒng)。


首先，PV太陽能電池板能將可見光與紫外線等高能光子轉(zhuǎn)化為電能，提供系統(tǒng)約20%的電能。如采用薄膜太陽能電池板，發(fā)電效率會(huì)提升至31%。


同時(shí)，研究者們采用一種全新設(shè)計(jì)的「選擇性的太陽能吸收器和反射鏡」熱電裝置，能將太陽光熱低能光子轉(zhuǎn)化為電能，生成約5%的電能；與此同時(shí)，該熱電裝置通過使用鏡組聚光，將熱量收集并進(jìn)行存儲(chǔ)，驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪，生成約占本系統(tǒng)25%的電能。

普渡大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程學(xué)院的助理教授PeterBermel向第四能源記者表示，「這種做法集成了現(xiàn)有的幾種使用太陽能的方法，通過使用混合系統(tǒng)，能全光譜利用太陽光線，從而提高太陽能發(fā)電效率?！?br />
系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

該系統(tǒng)通過利用光譜分裂的優(yōu)點(diǎn)，提高太陽光利用效率，降低發(fā)電成本，并能顯著提高電網(wǎng)兼容性。理想狀況下，這套系統(tǒng)能在現(xiàn)有條件下利用太陽光效率超過50%，而單靠PV系統(tǒng)，效率最多只有31%。

這套系統(tǒng)的關(guān)鍵在熱電裝置，它主要發(fā)揮兩種重要作用：一、熱電裝置在反射可見光的同時(shí)，吸收近紅外的光子，從而提高太陽光照的利用率；二、熱電裝置不斷提高儲(chǔ)熱溫度，在日落之后，蓄熱器的高溫能保證渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。

Bermel向筆者進(jìn)一步解釋，「這是一種選擇性的系統(tǒng)，能充分利用太陽光譜，蓄熱器能為生產(chǎn)電能提供更高的靈活性，整套系統(tǒng)在日落之后仍然能持續(xù)發(fā)電幾個(gè)小時(shí)。」所以，整套系統(tǒng)能滿足全天不同時(shí)段的用電需求。

研究進(jìn)展

目前，該項(xiàng)研究工作已得到美國能源部和美國國家科學(xué)基金的支持。然而，整套系統(tǒng)仍處于理論設(shè)計(jì)階段，為驗(yàn)證其可行性，研究者們還需做進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析。


談及未來，Bermel顯得信心滿滿，「這種混合系統(tǒng)無疑是可行的，理論上，我們已知道應(yīng)該做什么，但目前還需通過更多實(shí)驗(yàn)，去驗(yàn)證各個(gè)部分及整套系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況?！?br />
該項(xiàng)研究的論文，已發(fā)表在8月15日的《能源環(huán)境科學(xué)》雜志的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上；該系統(tǒng)的演示視頻，也已在YouTube視頻網(wǎng)站同步上線。