给城市环境中装上“发光的马赛克”，让太阳能无处不在

2022-08-30 10:04:27  信息编号：K223301  浏览次数：227

荷兰-澳大利亚研究团队开发了一种 1 cm3发光太阳能聚光器(LSC) 设备，配备效率为 20% 的双面硅光伏电池，可用于和组装成多种“马赛克”配置。

研究员Mohammadreza Aghaei 表示，这些马赛克 LSC 光伏设备可用于使太阳能在城市环境中无处不在，这需要制造具有视觉吸引力的设备，这些设备可以在城市中具有挑战性的照明条件下发挥作用。因此，通过开发这种色彩鲜艳、视觉上吸引人的马赛克 LSC 光伏设备，即使使用效率不高的设备，人们也可以加速建筑环境中太阳能的普遍接受。拟议中的 LSC 光伏设备支持彩色表面、透明性并提供自由度，提供许多设计机会来增强消费产品、建筑环境和交通中光伏发电的整体功能和体验。

LSC通常用作光子器件，用于在光微反应器中生产精细化学品、用于动态“智能”窗口以控制光线进入空间，以及用于分配颜色调谐光以促进温室中的植物生长。它们还可用于提高太阳能电池板的效率。LSCs 由发光材料组成，这些发光材料也称为发光体，它们是在被照射时发光的分子组。

这些材料可以涂覆在聚合物或玻璃板的表面，或用作聚合物或玻璃板的掺杂剂，起到光导的作用，可以捕获一个波长的直接和间接太阳光，并以一定波长重新发射。更长的波长。如果应用于光伏，发光体能够捕获光伏面板无法吸收的高能光子，并将它们作为光子重新发射。

科学家们将双面太阳能电池插入到单个 LSC 元件之间，并创建了立方体镶嵌 LSC 元件的图案。他们表示，这种设计增加了每单位孔径面积的太阳能电池的可用顶表面积，因此可以提高整个 LSC PV 设备的功率转换效率。

对于 LSC 器件，他们使用了传统材料，例如掺杂商业有机染料和香豆素 (Cou) 化合物的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。研究人员使用折射率匹配的光学粘合剂将双面电池连接到光导的边缘，并将单面 c-Si PV 电池连接到光导立方体的背面。他们使用聚烯烃 (PO) 材料封装细胞。

在标准照明条件下，该小组发现发光体能够吸收几乎所有的高能光子，并发射出波长更长的光子，与硅太阳能电池的光谱响应更匹配。他们还测试了几个迷你马赛克以确定 LSC 阵列的性能。

他们说，LSC PV 装置获得了 11.6% 的最大功率转换效率，该装置由四个含有 Cou 的立方体光导组成，分别具有四个边缘和四个底部安装的双面和单面硅太阳能电池。,填充因子值低的主要原因与光伏电池的接线片和手指之间的接触不良有关，从而导致高串联电阻。

Aghaei 表示，拟议设备的商业生产可以在其效率进一步提高后开始。

在这个阶段，很难准确地估计生产成本，但是，第一个猜测是，对于这些可定制的 LSC 光伏设备，商业化后的生产成本将是每瓦 0.5 美元或更低。

科学家们在“马赛克系列双面发光太阳能聚光光伏器件的测量功率转换效率”中介绍了这项新技术，该技术最近发表在“光伏进展”上。该研究小组包括来自澳大利亚墨尔本大学和新南威尔士大学以及荷兰埃因霍温科技大学的学者。

他们总结道，在未来的研究中，太阳能电池和立方体光导之间的耦合可以进一步增强，以改善电气参数以及整体设备的效率，更薄和/或更大的镶嵌元件的实验以及间接光的效果都可以进行探索。