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通过公式计算可以利用太阳能的另一面

2019-12-19 14:16  浏览:  
澳门新浦京8455com网获悉:当今大多数太阳能电池板只能从面向天空的一侧捕获阳光并将其转化为电能。如果太阳能电池板的深色底面也可以转换从地面反射的阳光,则可能会产生更多的电能。

双面太阳能电池已经使电池板可以垂直放置在地面或屋顶上,甚至可以水平放置在加油站的顶棚中,但是尚不清楚这些电池板最终可以产生多少电力或可以节省多少钱。

一个新的热力学公式表明,考虑到不同的地形(例如草皮,沙子等),构成双面面板的双面电池比如今的单面太阳能面板的单面电池平均多产生15%到20%的日光。混凝土和污垢。

由普渡大学(Purdue University)的两位物理学家开发的这个公式,可以在几分钟内计算出双面太阳能电池在各种环境下(根据热力学极限的定义)能产生的最多电量

“该公式仅包含一个简单的三角形,但将极其复杂的物理问题提炼为这种优雅而简单的公式,需要进行多年的建模和研究。该三角形将帮助企业对下一代太阳能电池的投资做出更好的决策,并弄清楚如何设计 从而提高效率。”普渡大学电子与计算机工程系Jai N. Gupta教授Muhammad“ Ashraf” Alam说道。

在《美国国家科学院院刊》上发表的一篇论文中,阿拉姆和合著者里扬·汗(Ryyan Khan)现在是孟加拉国东西大学的助理教授,他还展示了如何使用该公式计算在印度开发的所有太阳能电池的热力学极限。最近50年。这些结果可以推广到可能在未来20到30年内开发的技术。

希翼这些计算将有助于太阳能发电场在其使用初期充分利用双面电池。

“单面细胞以一种经济有效的方式出现在该领域中花了将近50年的时间,”阿拉姆说。“这项技术已经取得了巨大的成功,但是大家现在知道大家不再能够显着提高其效率或降低成本。大家的公式将引导并加快双面技术的发展。”

该论文可能已经及时解决了数知识题:专家估计,到2030年,双面太阳能电池将占全球太阳能电池板市场份额的近一半。

Alam的方法被称为“ Shockley-Queisser三角”,因为它基于研究人员William Shockley和Hans-Joachim Queisser对单面太阳能电池的最大理论效率的预测。可以在形成三角形的向下倾斜的线图中识别此最大点或热力学极限。

该公式表明,双面太阳能电池的效率增益随表面反射的光而增加。与具有植被的表面相比,例如,从混凝土反射的光将转换出更多的功率。

研究人员使用该公式为人口密集的城市的农田面板和建筑物的窗户推荐了更好的双面设计。透明的双面面板允许在农田上产生太阳能,而不会产生会阻碍农作物生产的阴影。同时,为建筑物创建双面窗户将有助于城市使用更多可再生能源。

该论文还建议了通过操纵半导体材料之间的边界数量(称为结)来最大程度地提高双面电池的潜力的方法,这种边界有利于电流的流动。相对于单面细胞,具有单结的双面电池可提供最大的效率提升。

汗说:“相对增益很小,但是绝对增益却很大。随着结数的增加,您会失去最初的相对利益,但是绝对增益会继续上升。”

该论文中详细先容的公式已经过充分验证,可供企业决定如何设计双面电池时使用。

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