屋頂聚光光伏在戶外測試中勝過硅片

根據去年秋天兩個晴天對原型機進行現場測試的工程師團隊稱，具有嵌入式微跟蹤的聚光光伏系統每天可以比標準硅太陽能電池產生超過50%的能量。

賓夕法尼亞州立大學電子工程助理教授查爾斯·凱特恩(Chris Kie Etner)說：“過去太陽能電池價格昂貴，但現在它們變得非常便宜。” “因此，太陽能電池不再是其產生的能源的主要成本。大部分成本越來越多地集中在其他一切 - 逆變器，安裝工人，許可費等等 - 我們過去常常忽視的所有東西“。

這種不斷變化的經濟格局對高效率產生了重要影響。與目前以15%至20%的效率占據市場主導地位的硅太陽能電池板相比，聚光太陽能電池板將太陽光聚焦在更小但更高效的太陽能電池上，如衛(wèi)星上使用的太陽能電池，使整體效率提高35%至40%。目前的CPV系統很大 - 廣告牌的大小 - 并且必須旋轉以在白天跟蹤太陽。這些系統在開闊的田野中工作良好，空間充足，陽光充足。

“我們要做的是在傳統硅太陽能電池板的形狀因子中創(chuàng)建一個高效率的CPV系統，”Giebink說。

為此，研究人員將一個大約半毫米見方的微型多結太陽能電池嵌入一塊玻璃中，在一對塑料小透鏡陣列之間滑動。整個布置大約2厘米厚，并且通過在小透鏡陣列之間橫向滑動太陽能電池片來完成跟蹤，同時面板保持固定在屋頂上。一整天的跟蹤需要大約一厘米的移動，這實際上是難以察覺的。

“我們在最近的這些實驗中的目標是證明這種系統的技術可行性，”Giebink說。“我們整理了一個帶有單個微電池和一對透鏡的原型，這些透鏡將太陽光聚集了600多次，將它帶到室外并讓它在一整天的過程中自動跟蹤太陽。”

由于該團隊需要確切知道測試期間有多少直射和漫射陽光，他們在賓夕法尼亞州立大學拉塞爾·拉森農業(yè)研究中心設立了一個國家海洋和大氣管理局表面輻射監(jiān)測點。研究生Jared Price和Alex Grede與博士后研究員Baomin Wang一起在商業(yè)硅太陽能電池旁邊的黎明到黃昏的兩個晴天測試系統。

研究人員今天(7月17日)在Nature Energy報道稱，CPV系統的效率達到30%，而硅電池的效率為17%。在整個一天中，CPV系統產生的能量比硅高出54%，如果避免強烈陽光下的微電池加熱，可能達到73%。

根據Giebink的說法，這種嵌入式跟蹤CPV技術非常適合陽光直射的地方，如美國西南部或澳大利亞。

Giebink指出，在將系統擴展到更大的區(qū)域并證明其可以長期可靠運行方面仍存在重大挑戰(zhàn)，但他仍然保持樂觀。

“通過正確的工程設計，我們正在尋求效率的逐步改變，這在從屋頂到電動汽車的應用中非常有用 - 在任何地方，從有限的區(qū)域產生大量太陽能都非常重要。”