

像人類一樣,太陽(yáng)能電池板在過(guò)熱時(shí)也無(wú)法正常工作,F(xiàn)在,研究人員已經(jīng)找到一種使他們“出汗”的方法,使他們能夠冷靜下來(lái)并增強(qiáng)其潛能。
馬里蘭大學(xué)公園分校的材料科學(xué)家胡良兵說(shuō):“這是對(duì)現(xiàn)有太陽(yáng)能電池板進(jìn)行現(xiàn)代化改造以提高效率的一種簡(jiǎn)單,優(yōu)雅,有效的方法。”
如今,世界上已有600吉瓦的太陽(yáng)能發(fā)電能力,滿足了全球3%的電力需求。預(yù)計(jì)未來(lái)十年該能力將增加五倍。大多數(shù)使用硅將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能。但是典型的硅電池只能將撞擊太陽(yáng)能的20%轉(zhuǎn)換為電流。其余大部分轉(zhuǎn)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(huì)降低?茖W(xué)技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)家周軍說(shuō),在工程師努力使功率轉(zhuǎn)換效率每提高0.1%的情況下,即使增長(zhǎng)1%也會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)利益。
幾十年前,研究人員表明,用水冷卻太陽(yáng)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(chǔ)水箱,管道和泵。它在干旱地區(qū)和基礎(chǔ)設(shè)施很少的發(fā)展中國(guó)家?guī)缀鯖](méi)有用。
輸入大氣集水器。近年來(lái),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(huì)強(qiáng)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(jié)成凝膠所含的液滴。當(dāng)白天熱量增加時(shí),凝膠釋放出水蒸氣。如果用透明塑料覆蓋,則釋放的蒸氣會(huì)被捕集,在液態(tài)水中凝結(jié)并流入存儲(chǔ)容器。
香港理工大學(xué)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(yáng)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(biāo)準(zhǔn)硅太陽(yáng)能電池板的底部。他們的想法是,白天凝膠會(huì)從太陽(yáng)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(guò)凝膠底部釋放出蒸汽。蒸發(fā)的水會(huì)冷卻太陽(yáng)能電池板,而從皮膚蒸發(fā)的汗液則會(huì)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(yáng)能電池板需要1公斤的凝膠來(lái)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(jié)果:水冷式太陽(yáng)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(dá)到19%。在室外測(cè)試中,風(fēng)可能會(huì)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(bào)道。
“效率的提高非常明顯,” 周軍說(shuō)。但他指出,雨水可能會(huì)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(yáng)能電池板下方,應(yīng)保護(hù)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(shí)也不會(huì)降解。
王鵬說(shuō),另一種設(shè)計(jì)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(shuō),這些水可以用來(lái)清除積聚在太陽(yáng)能電池板上的灰塵,同時(shí)解決停電的第二個(gè)問(wèn)題;蛘,可以將同樣的水存儲(chǔ)起來(lái)以供飲用,以滿足干旱地區(qū)的另一個(gè)迫切需要。