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  • 美研究人員開發出長得像光纖的太陽能電池

       日期:2018-08-31     瀏覽:34    

    太陽能電池一定得是平板狀的嗎?美國喬治亞理工學院(Georgia Tech)的研究人員日前開發了一種新技術,能將光纖變成細長狀太陽能電池。

    通過將染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell)與光纖光纜的外殼結合,喬治亞理工學院的研究人員展示了一種纖細、軟性的太陽能電池,且其效率據說可達采用同樣材料的平板太陽能電池的六倍。

    “我們將這種光纖的末端直接面對太陽;”喬治亞理工學院教授Zhong Lin Wang表示:“在該光纖的旁邊置放一個與外部負載(external load)連結的電極,就能收集所產生的電荷。”Wang是與該校研究人員Benjamin Weintraub與Yaguang Wei共同完成該研究。

      
    喬治亞理工學院教授Zhong Lin Wang展示光纖電纜材料制成的太陽能電池

    染料敏化太陽能電池是在1990年代發明,是薄膜狀的太陽能發電方案;不同于硅晶太陽能電池應用昂貴的半導體材料來發電,染料敏化太陽能電池是在周圍環繞金屬薄膜的電解質中,在氧化鋅納米線(nanowires)上使用廉價的染料分子(dye molecules)薄膜。當太陽光線照射在染料分子細胞上,它們會射出電子到金屬薄膜,并傳輸到外部電極。

    傳統太陽能板的一個問題,是入射的光子很少有機會能在退化成熱之前,于薄板中激發電子;但相反的,光纖能讓光子有更多的機會與活性層(active layer)互動。Wang所制作的原型是使用20公分長的光纖,以確保能在長度范圍內吸收最大量的光子。

    這種技術只會收集光纖尖端的太陽光,然后光線會沿著光纖向下;而未來將研發的新版本則可能會使用外部透明的金屬護套,好讓光線從里面跟外面進來。研究人員也計劃制造成束的子系統,包含數百條平行的光纖電纜。

    研究團隊也打算將這種新型太陽能電池的能量轉換效率,由現在的3.3%提升到8%,好推向商業化。Wang表示,他打算用成本更低的廉價光纖材料來進行實驗,并用氧化鈦代替氧化鋅來進一步提升效率。

    在實際應用上,這種太陽能電池能讓產品設計師開發出新形狀的商業產品,或是在軍事應用領域,纖維狀的太陽能電池能內建在裝備中用來供電。