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Dezeen太阳能指南,解释了不同类型的光伏实验

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1年前 1414 0

 

Dezeen太阳能指南

      这Dezeen指南到太阳能,这是我们的一部分太阳革命系列,解释了不同类型的光伏完善的实验。太阳能是一种清洁、可再生且相对廉价的能源,随着世界逐渐摆脱对化石燃料的依赖,太阳能有望得到更广泛的应用。 

      称为光子的光粒子撞击半导体表面,导致其原子释放电子,从而产生电流。包含半导体材料的太阳能电池就是以这种方式捕获太阳能的,但有多种不同的类型。这里有一个各种太阳能电池技术的解释者,它是与西奥·霍布森利物浦大学太阳物理学博士后

照片由迪迪埃男孩德拉图雷

硅基太阳能电池是目前最流行的,占商业光伏市场的95%左右。它们是用从沙子中提取的晶体硅制成的,尽管它们也需要一些稀有元素,如银。

      硅太阳能电池是目前最高效的太阳能电池,可以将24%的太阳光能量转化为电能。一个硅太阳能电池板在合适的位置通常可以在两年内收回制造它所用的能量,寿命约为25年。

      因为硅太阳能电池是刚性的,它们通常被排列成平板,安装在屋顶上或作为太阳能农场。预计在不久的将来,这些格式将继续主导太阳能市场。

      以有趣的方式结合硅太阳能电池的建筑物的例子包括坂茂在巴黎附近的塞纳河畔音乐中心(如图)和BIG和Heatherwick工作室在硅谷的湾景谷歌园区。

      薄膜太阳能电池占光伏市场剩余5%的大部分,通常使用碲化镉或铜铟镓硒(CIGS)制成。镉和碲都是采矿业的副产品,因此相对容易获得且便宜——尽管据预测,更稀有的碲将来可能变得不那么容易获得。

      用于制造CIGS太阳能电池的元素更难获得,因为它们也用于触摸屏,所以需求量更大。科学家正在探索碲化镉和CIGS的薄吸光替代品例如凯斯特莱特它由铜、锡、锌和硒等常见元素组成。

      薄膜太阳能电池的效率低于硅电池,最大功率转换约为19%,尽管它们生产时需要的能源更少。它们的主要优点是比硅电池灵活得多,因此应用范围更广。

      Dezeen上以前使用的利用薄膜太阳能技术的项目包括Marjan van Aubel为2020年迪拜世博会荷兰馆设计的太阳能电池板天窗(如图)和宝琳·范东恩的风衣外套,内置太阳能电池板。

照片由Shutterstock拍摄

      用有机碳基分子生产太阳能电池也是可能的——尽管这项技术仍处于研发阶段。如果它们在商业上可行,有机太阳能电池将具有生产所需能源少得多、不依赖有限元的优势,这可能使它们的制造成本更低。

      此外,有可能将有机太阳能电池调整到不同的光波长,如红外线,因此它们可以是透明的,但仍然可以捕捉太阳光。然而,该技术仍然相对低效和不可靠。大多数有机太阳能电池是由塑料之类的聚合物制成的,尽管一些研究人员已经将这一想法推进了一步。2020年,工程系学生卡维·埃伦·麦格因他的AuReus系统获得了詹姆斯·戴森奖,将废弃的农作物转化为从光能中获取能量的覆层。

照片由Shutterstock拍摄。图像仅用于说明目的

      太阳能技术的一个快速发展的领域是串联电池的概念。这就是太阳能电池,如上所述,相互结合使用的地方,经过优化可以吸收不同的光波。这样,单个太阳能电池板可以更有效地利用太阳光谱。

      目标是突破24%的效率上限,从太阳能中产生更多的能量,使太阳能比化石燃料更具竞争力。串联技术也可以使有机太阳能电池实用化,通过将透明电池一个接一个地堆叠起来,来捕捉不同波长的光。

      从历史上看,串联太阳能电池的制造成本非常高,不具有成本效益,但新的设计正在出现,可能会改变这种情况。举个例子,牛津光伏牛津大学(University of Oxford)旗下的一家公司在传统的硅太阳能电池上铺设薄膜钙钛矿,以生产一种据称效率可超过30%的产品。

照片由Shutterstock拍摄

       术语太阳能有时也指太阳热能。光伏发电是利用太阳能发电,而太阳热能利用太阳光来产生热量。这是一种不太复杂的技术,通常涉及利用阳光直接加热流体,通常是水。

      在家庭环境中,太阳能热面板可以安装在面向太阳的屋顶上,以加热储存在圆筒中的水,然后可以用于热水和加热。例子包括英国公司的VirtuHOT裸能,这是一种太阳能热管产品,可以将水加热到90摄氏度。

插图是由伯克亚兹乔格卢

      这篇文章是Dezeen的一部分太阳革命系列,探索了太阳能的各种令人兴奋的可能用途,以及人类如何充分利用太阳能的不可思议的力量。

 


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