热载体太阳电池理论效率可达66%!美国ORNL实验室公布该领域最新研究进展

  • 2020年10月14日
  • 作者: Selina Shi

    Selina Shi

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  • 翻译: Selina Shi

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图片来源:网络

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来自美国橡树岭国家实验室和田纳西大学的一个研究小组声称,他们已经研发出一种可令传播热的声波变慢的工艺,这种工艺有助于提高热载体太阳能电池的效率。

与传统太阳能电池相比,热载体太阳能电池能更有效的将太阳光转化为电能,可在光生载流子的能量转化为热能之前对其加以利用。

研究人员解释称,当阳光照射在太阳能电池的吸收材料上时,光子会在吸收材料上产生电荷载体电子和孔。在失去能量之前,热载体太阳能电池可以迅速将电荷载体的能量转化为电力。热载体太阳能电池的效率可以达到传统太阳能电池的两倍,然而,热损失是热载体太阳能电池面临的障碍。

研究人员改变了光伏材料中的氢原子质量以控制热传输和电荷载体冷却时间。这种增加电荷载体寿命的工艺是提高热载体太阳能电池功率转换效率的新策略。

研究报告显示,热载体太阳能电池的理论功率转换效率可以达到约66%。相比之下,截至2020年,传统过氧化物太阳能电池的功率转换效率为逾25%。

在报告中,研究人员对过氧化物吸收剂材料碘化甲基铵进行了研究。他们发现,原子质量激发会在吸收剂材料晶格中产生振动。

"同步运动振动的是声学声子,而不同步运动振动的是光学声子。通常情况下,电荷载体首先将热量传输给光子,光学声子的传播速度比声学声子慢。之后,光学声子与声学声子相互作用,带走能量。"

电子会因集体振动传递热量而失去能量,研究小组利用惯性(物体会一直做正在做的事情的趋势)来防止电子失去能量。研究小组还利用较轻的氢同位素作为氘原子的替代品,氘原子以集体振动频率摇摆,放缓了光子速度,降低它们去除热量的效率。这种工艺将电荷载体的冷却时间延长了一倍,从而提升了太阳能电池效率。

2020年2月,美国国家可再生能源实验室的研究人员宣布了一种封存过氧化物太阳能电池中使用的微量铅的技术,这或标志着一种高效新兴光伏技术的开端。

Mercom早前报道称,爱荷华州立大学的研究人员揭晓了一种在高温下稳定过氧化物电池的创新方法,他们研发出了一种可使材料在高温下更加稳定的技术。

(责任编辑:Selina Shi)

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