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捕捉多66%日照,凹凸不平太阳能板有前景

2024年2月17日7:36 未解之谜网

    目前市面上的太阳能板都是一面扁平的板子,以平整表面倾斜角度吸收日照,但现在土耳其科学家提出新的见解,让太阳能板“凹凸不平”也不错,如果在有机太阳能电池表面打造许多颗微型突起颗粒,可以从更多角度捕捉光,提高转换效率三分之二。

    过去科学家们也有尝试过各种形状的太阳能表面,像是嵌入球形二氧化硅纳米壳,用来捕捉和反射更多阳光,进而提高太阳能板发电量,新研究的概念也有点类似,土耳其阿卜杜拉.居尔大学(AGU)科学家在有机太阳能研究中,模拟小小的圆顶凸起物如何增强有机太阳能的发电表现。

    团队以有机聚合物 P3HT:ICBA 做为太阳能电池的光活性层,下方为铝层和 PMMA 基板,最上层则覆盖透明氧化铟锡(ITO),每一层都布满小颗圆顶再层层堆起,团队称该设计为“半球形外壳(hemispherical shell)”。

    (Source:国际光电工程学会)

    为了妥善模拟与分析新设计的效果,团队用 3D 有限元素法(FEA),将复杂系统的元素分散为可管理的区块。结果发现,与一片平坦表面相比,这些有凸起颗粒的太阳能电池,取决于光偏振,光吸收率可提高 36% 和 66%,还允许光线从多角度射入,提供高达 82 度的角度覆盖。

    虽然说团队还没有实际打造出有突起颗粒的有机太阳能电池,不知道规模制程面会遇到什么挑战,但如果原理有效,不仅适用于屋顶太阳能,也可用在穿戴式电子产品等光照条件不断变换的系统。

    研究作者 Dooyoung Hah 表示,研究提出的半圆顶活性层设计,可改善有机太阳能光吸收和全方向特性,有助于生物医学、发电窗户、温室等相关应用。

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