新技术!全息集光器能使太阳能电池板的效率提高

27 05月 2021

2021-05-27 15:54

美国亚利桑那大学的科学家们发明了一种全息集光器，据称能使太阳能电池板的效率提高4．5％。

在《光子学与能源》(JPE)杂志上发表的论文《全息低浓度光学系统提高常规太阳能电池板的光收集效率》中，其创作者称，该集光器由一个低成本的全息光学元件(HOE)和一个扩散器构成，可以轻松嵌入到传统的光伏组件中。

在该系统设计中，光学元件对称地放置在太阳能板的中心，以增加有效集光区的长度。学者们解释道：“HOE的左半部分将光线衍射到非活性模块表面积(IMSA)左侧的光伏电池上，HOE的右半部分将光线衍射到右侧的电池上，此外，该系统中的每个全息图都能分离阳光的颜色，并将其引导到面板内的太阳能电池。”

据研究人员称，这种系统配置使从收集器衍射的光超过了模块玻璃盖的临界角，从而扩大了收集并传输光到太阳能电池的距离。

该集光器在双轴和单轴跟踪的光伏系统以及固定的非跟踪阵列中进行了测试。在模拟中还考虑了由扩散器散射的光和由全息图衍射到光伏电池表面的光的多重相互作用。盖玻片的厚度被假定为3．2毫米。美国小组还明确指出，简单起见，假设IMSA的分布是均匀的，尽管它在常规的太阳能电池板中不是均匀分布的。

科学家表示：“对于一个具有IMSA为8．25％的模块的系统，在直接照明的情况下，相应的年发电量提高分别为4．5％、4．1％和3．8％。在直接和漫射太阳能照明的情况下，相应的年发电量提高分别为4．3％、4．0％和3．6％。”

展望未来，科学家们打算在具有优化厚度和折射率调制曲线的材料(例如重铬明胶)中测试这种收集器。