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中科院工程熱物理所在零排放太陽能分光譜發(fā)電技術(shù)研究中獲進(jìn)展
2023年02月15日 14:39:08
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點擊量：4561
研究人員采用多節(jié)電池及聚光分光譜技術(shù)，一方面改進(jìn)光譜與帶隙能的匹配性以減小電池?zé)峄瘬p失，另一方面將分離的光譜能通過熱電材料加以利用，提高全光譜的利用效率。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】二氧化碳是導(dǎo)致地球暖化的元兇之一。近年來，隨著溫室效應(yīng)影響不斷加大，節(jié)能減排已經(jīng)成為全球發(fā)展共識。2020年9月，我國提出雙碳目標(biāo)：二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。
能源轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)碳中和的主要路徑，以清潔的可持續(xù)能源替代化石能源發(fā)電是最有效措施之一。太陽(6000 K)和太空(3 K)相對地球是取之不盡、用之不竭的巨大熱源和冷源。針對太陽能，科學(xué)家開發(fā)出光伏、光熱發(fā)電等技術(shù)。光伏發(fā)電由于成本低、布置簡單等優(yōu)點，成為太陽能發(fā)電市場的主力。而傳統(tǒng)光伏電池只能利用與其帶隙能匹配的小部分太陽光譜能，大部分光譜能以熱能形式損失掉。這些損失掉的能量使光伏電池溫度大幅增加，降低了光伏效率，并大幅減少電池的使用壽命。因此，如何提升光伏電池全光譜利用效率和對電池進(jìn)行有效的熱管理，成為制約光伏領(lǐng)域發(fā)展的瓶頸。
近些年發(fā)展的利用大氣窗口向太空散發(fā)熱量的日間輻射冷卻技術(shù)為光伏電池?zé)峁芾硖峁┝诵峦緩?。研究人員采用多節(jié)電池及聚光分光譜技術(shù)，一方面改進(jìn)光譜與帶隙能的匹配性以減小電池?zé)峄瘬p失，另一方面將分離的光譜能通過熱電材料加以利用，提高全光譜的利用效率。新型的熱管理技術(shù)降低光伏電池溫度，并為熱電材料提供低于環(huán)境溫度的冷端溫度。該技術(shù)可以高效開發(fā)來自太陽和太空的清潔電力，理論上不會產(chǎn)生任何排放并且不需要額外能量輸入。該技術(shù)在低聚光比條件下可以達(dá)到高聚光比條件下傳統(tǒng)光伏電池的發(fā)電效率，且能夠24小時運行并實現(xiàn)夜間0.4%的等效發(fā)電效率(基于AM1.5太陽輻照度)，頗具潛力。
相關(guān)成果Maximizing Electric Power through Spectral-Splitting Photovoltaic-Thermoelectric Hybrid System Integrated with Radiative Cooling于近日發(fā)表在國際期刊Advanced Science。
來源： 工程熱物理研究所
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