據(jù)物理學家組織網(wǎng)日前報道，用于供電的太陽能電池板會占據(jù)屋頂?shù)拇蟛糠挚臻g，為太陽能加熱系統(tǒng)留下的空間很少。為了解決這一問題，美國科學家制造出了一種新的太陽能電池系統(tǒng)，其不僅供電能力更強，并且也能捕獲更多熱量來加熱房間和水。
太陽能光伏熱能系統(tǒng)(PVT)指利用太陽電池的光生伏特效應(yīng)，將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。但迄今為止，與獨立式太陽能集熱器相比，其生熱能力要略遜一籌。那是因為，它們需要在低溫下操作，以冷卻晶體硅太陽能電池，這就會讓硅發(fā)電更多，但集熱能力就乏善可陳了。
如此一來，PVT就面臨兩方面的問題。首先，與它相比，好的太陽能熱水系統(tǒng)能以更低的成本捕捉更多的能量。另外，其會占滿屋頂?shù)乃锌臻g，使得熱應(yīng)用幾乎無立錐之地。有鑒于此，密歇根理工大學材料科學和工程學助理教授約書亞·皮爾思領(lǐng)導的科研團隊使用不同的硅制造出了一種更好的PVT從而解決了上述問題。
皮爾思解釋道，目前，大多數(shù)太陽能面板都由晶體硅制成，但其實，科學家們也可以使用非晶硅(一般是薄膜硅)來制造太陽能電池。薄膜硅的供電量或許要少一點，但它們更輕、更靈活且更便宜且能節(jié)能。然而，由于非晶硅材料在強烈的光線照射下會產(chǎn)生缺陷而導致電流下降(即所謂的光致衰減效應(yīng))，發(fā)生供電不穩(wěn)定的問題。因此，目前，薄膜太陽能電池占據(jù)的市場份額非常少。
然而，皮爾思團隊發(fā)現(xiàn)，可以通過將薄膜硅整合入一種新的PVT中來克服光致衰減效應(yīng)。皮爾思指出，在制造新系統(tǒng)之前，我們不需要將薄膜硅冷卻;而且，通過將其加熱到太陽能-熱操作溫度(接近水的沸點)，可以使用這種薄膜硅制造出更厚且能克服光致衰減效應(yīng)的太陽能電池。當他們將薄膜硅直接應(yīng)用于太陽能集熱器上時，他們也發(fā)現(xiàn)，通過抑制退火(每天烘烤該電池兩次)，他們能將新太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率提高10%。
皮爾思說：“新電池系統(tǒng)的供熱、供電效率都得到了極大的提高，因此，這種PVT將成為下一波太陽能電池的主流。在接下來的20年內(nèi)，每家每戶的屋頂上可能都會配備PVT。”
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