贴纸使太阳能电池板效率更高


  只需把一张大的透明贴纸贴在太阳能电池板的正面,其输出功率就可以增加10%。这项技术是由一家被称之为Genie Lens Technologies的小型新创公司所研发的,该贴纸是表面压印有微观结构——可折射照射进来的阳光——的聚合物薄膜。结果是:电池板中的活性材料吸收更多的阳光,并且把更多的光能转换成电能。

  该技术成本低廉,且可以降低每瓦特太阳能发电的成本。此外,不像其他用以提高太阳能电池板性能的技术,这一技术可以用到已安装好的电池板上。

  位于科罗拉多州恩格尔伍德(Englewood)的Genie Lens公司的首席执行官和联合创始人赛思•韦斯(Seth Weiss)说,聚合物薄膜主要有三个作用:可以防止阳光从太阳能电池板表面反射;可以在半导体材料中捕捉阳光,吸收阳光并把光能转换为电能;还可以改变入射光的方向,而不通过薄型半导体材料,阳光沿着表面传播,增加了阳光被吸收的几率。

  研究人员设计的微观结构,通过使用算法模拟光线在白天进入薄膜和遇到太阳能电池板内的各种不同表面——防护玻璃覆盖物、半导体材料,以及电池板的背面——时的表现来达到这些目的。这其中的关键之处就在于折射最理想数目的阳光,足够的话阳光成一定的角度射入太阳能电池,但角度不够的话阳光就会反射出去并损失。假如阳光反射到玻璃或半导体表面,薄膜重新改变大多数阳光的方向,使其回到太阳能电池板中。

  国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)的测试表明,这种薄膜可以使输出功率平均增加4%~12.5%,在多云条件下入射光呈漫射状时增加量最多。无论是在工厂生产时贴膜(当然这是最理想的),还是对已在使用的太阳能板贴膜,贴膜的增加会造成太阳能板1%~10%的总成本上升。但电池板可以生成足够多额外的电力证明这种投入是值得的。另外,太阳能产业分析师、普罗米修斯研究院(Prometheus Institute)负责人特拉维斯•布拉德福德(Travis Bradford)表示,增加太阳能电池板输出功率的同时降低了其他成本——比如运输成本和安装成本,因为每次安装时需要的太阳能电池板越来越少了。

  然而,总体的收益取决于聚合物薄膜持续的时间。通过估算太阳能电池板20~25年保修期间的总输出功率,可以得到每千瓦小时太阳能的成本。假如薄膜被划损、表面覆盖灰尘,或者曝晒在阳光下几年或几十年后褪色了,它确实会随着时间的推移降低输出功率。布拉德福德说:“耐久性是一个大问题。”如今,太阳能电池板中使用的材料已经经历了数十年的测试,尽虽然韦斯说其公司的薄膜将持续20年,但其耐久性仍未被核实。

  与此同时,许多太阳能电池板公司正在研发相关技术以增加太阳能电池板吸收的阳光。例如,总部位于加利福尼亚州森尼韦尔(Sunnyvale)市的Innovalight公司已经研发了一种压印硅纳米粒子的方法,可以提高传统晶体硅太阳能电池板吸收阳光的量。它与两大主要的太阳能制造商——晶澳太阳能(JA Solar)和英利公司(Yingl)合作把这项技术商业化。不同于其他类似的方法——为特定种类的太阳能电池板材料所研发,Genie Lens公司的薄膜可以应用于任何种类的太阳能电池板——包括晶体硅和新型薄膜太阳能电池板。