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热电材料有望降低光伏产业成本
【更新时间:2012-6-18】【来源:人民网】【字体: 】【打 印】 【关 闭

  夏日已至,光伏产业却依旧寒意未消。2011年,全球光伏产业因经济衰退、欧盟削减补贴、产能过剩、价格混战等因素进入寒冬。
 
  抛开外部因素,制约光伏产业健康发展的主要因素仍是效率和成本。经过业界的不断探索和努力,现已在技术上屡有突破。比如,日本科学技术振兴机构携手东京大学研发出了全球最薄、最轻的有机太阳能电池,厚度仅1.8—1.9微米,只有家用保鲜膜的1/5厚,可以像头发一样弯曲,且无需复杂的工程和高价设备,可实现低成本生产。在技术探索的同时,过去一直被业界忽视的热电材料,近年来也开始慢慢重回人们的视野。
 
  所谓热电材料,理论上说是一种利用非可见光的发电材料。早在半个世纪前,人们就梦想将热电材料与可见光太阳能发电结合起来开发。1954年,太阳能先驱玛丽亚·特尔克斯用热电材料吸收太阳热量,并成功将热能转化为电能。20世纪50年代末,硅太阳能电池的效率提高到6%—8%,而热电材料的效率却依然保持在1%。因此,新生的太阳能光伏产业迅速崛起。20世纪70—80年代,硅太阳能电池板开始大量出现在屋顶上。
 
  尽管工艺不断完善和进步,太阳能电池的转换率依然停滞在15%—20%之间,第一代晶硅电池的效率和成本似乎已达到极限,难以突破,而新的热电材料则有可能解决这些问题。2007年,美国麻省理工学院的学者开始思考能否重新挖掘这种材料,帮助太阳能电池充分利用大部分波长的阳光。如果将热电材料和光伏太阳能电池两者结合使用,既可以疏导高能光子,给电池降温,还可充分利用所有的阳光波段。
 
  理论上讲,结合热电和光伏这两种模式最好的方式是分谱太阳能电池,它可根据波长将阳光分隔利用。这种电池的效率将是标准硅太阳能电池的1.5倍,但实现分谱需要聚光器和分光棱镜,这增加了成本。美国哥伦比亚大学的研究人员采用一种基于量子点的材料,可以只让电子通过而不让光子通过,确保热量不会被光子从热电材料的热端带到冷端,两边可以始终维持较大的电压差,从而提高热电材料的效率。如果把这种热电材料和光伏发电结合起来,再加上用它截获的光能来烧水,能源效率可以达到50%。
 
  美国亚利桑那大学的查尔斯·斯塔福德还发现一种多酚乙烯聚合物,通过选择分子链上的功能团,有望做到让电子按一定的方向流动,光子在这种材料中则如同陷入了蜘蛛网。这样也能实现20%—25%的太阳能利用率,高于现有的光伏发电系统。更重要的是,这种聚合物完全可以像普通的涂料一样刷到屋顶或墙上,然后接上电极,就能用太阳能发电了。
 
  在能源和环境问题日趋受到关注的背景下,如果热电材料和太阳能发电有效结合,不失为一条破解光伏产业受制于成本和效率困境的有效途径。

本文摘自Solarzoom,原文链接:http://www.solarzoom.com/article-13347-1.html

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