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表面附著細微皺褶，并可以扭曲的太陽能電池板。 由普林斯頓大學的科學家領導的研究團隊發現，精細校準過的皺褶附著在太陽能電池板表面可以疏導光波，并提高光伏材料的曝光量，使太陽能電池板的發電量增加47％。日前，他們在《自然光子學》雜志上發表了題為《細紋和深皺褶用作光伏材料光子結構》的論文。 普林斯頓大學化學和生物工程教授，同時也是該項目的首席研究員林恩表示，該研究團隊在實驗中使用的是比較便宜的、以塑料為材質的光伏發電系統。目前，太陽能電池板通常是采用硅為原料，一方面這種材料易碎較脆，另一方面這種材料較為昂貴。迄今為止，塑料材質的太陽能電池板還沒有廣泛應用，主要是由于其發電效率較低。但是，研究人員一直在尋找可以提高塑料太陽能電池板效率的方法，旨在創造出低廉、堅固并不失柔韌的太陽能發電材料。如果研究人員可以提高塑料太陽能電池板的效率，那么這種材料就可以直接排列在物體表面，可以插入窗口、覆蓋在外墻上或使用到背包上。 林恩表示：“希望可以找到可塑性強、可彎曲、質量輕并且成本低廉的材料。” 大多數情況下，研究人員會考慮如何提高塑料光伏材料本身的使用效率。林恩認為，利用這種皺褶的方法很有可能將塑料光伏材料的能效提高到商業水平。因為，這種技術對大部分類型的塑料光伏材料來說，都會有一個全面的能效提升。“這是一種非常簡單的工藝技術，并不限制使用何種材料。通過對其他的聚合物測試，該技術的能效轉換效果非常好。” 論文同時闡述了，電池板表面的細小皺褶會引導光波，穿過光伏材料表面，其原理就像運河疏導水流穿過農田。研究人員借助皺褶使光線彎曲，并穿過光伏材料表面，可以使捕捉到的光線進入到光伏材料內部，并且停留較長一段時間，從而更多地吸收光能，然后發電。 林恩說：“光線達到平面時，要么被吸收，要么被反射。現在，加入這些曲線后，我們創造了一種波導器。這增大了吸收光線的機會。”研究人員通過模仿樹葉，在光伏材料的表面制作微小的皺褶，從而提高了太陽能電池的輸出功率。 據了解，因為帶有皺褶的表面類似于樹葉的形態，而樹葉這種自然系統具有很高的捕光效率，所以必然會增加光電流。雖然，該技術讓塑料光伏材料整體的效率提升，但最顯著的效果體現在紅光光譜部分，這是最長的可見光波長。影響傳統太陽能電池板效率的原因，從根本上看就是因為光線的波長增加，光譜接近紅光時，幾乎沒有光線可被吸收。皺褶技術恰恰可以增加這段光譜的吸收能力，數據表明提高的幅度達600％。 此外，該技術可以增加太陽能電池板的耐用性，減輕彎曲的機械應力。研究人員發現，電池板采用褶皺表面后，彎曲仍然可以保持有效發電，而標準的塑料電池板的發電量，在彎曲后會減少70％。 林恩說：“研究人員是從葉片中獲得的靈感，看似簡單的樹葉，實則是大自然一項神奇的工程。其綠色表面完美地構造出對彎曲的控制，確保太陽光被樹最大化地吸收，從而產生足夠的能量和營養。”（記者 焦旭 ） |
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皺褶和扭曲可提高太陽能轉換效率
發布時間：2012-05-10
來源：中國能源報
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