透過(guò)將染料敏化太陽(yáng)能電池(dye-sensitizedsolarcell)與光纖電纜的外殼結(jié)合,喬治亞理工學(xué)院的研究人員展示了一種纖細(xì)、軟性的太陽(yáng)能電池,且其效率據(jù)說(shuō)可達(dá)采用同樣材料的平板太陽(yáng)能電池之六倍。
“我們將這種光纖的末端直接面對(duì)太陽(yáng);”喬治亞理工學(xué)院教授ZhongLinWang表示:“在該光纖的旁邊置放一個(gè)與外部負(fù)載(externalload)鏈接的電極,就能收集所產(chǎn)生的電荷。”Wang是與該校研究人員BenjaminWeintraub與YaguangWei共同完成該研究。
染料敏化太陽(yáng)能電池是在1990年代發(fā)明,是薄膜狀的太陽(yáng)能發(fā)電方案;不同于硅晶太陽(yáng)能電池應(yīng)用昂貴的半導(dǎo)體材料來(lái)發(fā)電,染料敏化太陽(yáng)能電池是在周?chē)h(huán)繞金屬薄膜的電解質(zhì)中,在氧化鋅奈米線(xiàn)(nanowires)上使用廉價(jià)的染料分子(dyemolecules)薄膜。當(dāng)太陽(yáng)光線(xiàn)照射在染料分子細(xì)胞上,它們會(huì)射出電子到金屬薄膜,并傳輸?shù)酵獠侩姌O。
傳統(tǒng)太陽(yáng)能板的一個(gè)問(wèn)題,是入射的光子很少有機(jī)會(huì)能在退化成熱之前,于薄板中激發(fā)電子;但相反的,光纖能讓光子有更多的機(jī)會(huì)與活性層(activelayer)互動(dòng)。Wang所制作的原型是使用20公分長(zhǎng)的光纖,以確保能在長(zhǎng)度范圍內(nèi)吸收最大量的光子。
這種技術(shù)只會(huì)收集光纖尖端的太陽(yáng)光,然后光線(xiàn)會(huì)沿著光纖向下;而未來(lái)將研發(fā)的新版本則可能會(huì)使用外部透明的金屬護(hù)套,好讓光線(xiàn)從里面跟外面進(jìn)來(lái)。研究人員也計(jì)劃制造成束的子系統(tǒng),包含數(shù)百條平行的光纖電纜。
研究團(tuán)隊(duì)也打算將這種新型太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率,由現(xiàn)在的3.3%提升到8%,好推向商業(yè)化。Wang表示,他打算用成本更低的廉價(jià)光纖材料來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并用氧化鈦代替氧化鋅來(lái)進(jìn)一步提升效率。
在實(shí)際應(yīng)用上,這種太陽(yáng)能電池能讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)師開(kāi)發(fā)出新形狀的商業(yè)產(chǎn)品,或是在軍事應(yīng)用領(lǐng)域,纖維狀的太陽(yáng)能電池能內(nèi)建在裝備中用來(lái)供電。
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