【年末盤點】2016年太陽能光伏行業(yè)十大前沿技術(shù)
NO.9 生物太陽能電池:苔蘚居然也能發(fā)電
西班牙加泰羅尼亞高級建筑學院的學生Elena Mitrofanova提出一項以苔蘚為介質(zhì)的光伏發(fā)電系統(tǒng),直觀看來,是一組種植苔蘚的立面中空模塊化墻磚。
立面的苔蘚光伏發(fā)電系統(tǒng)
在光合作用過程中,植物利用光能把周邊環(huán)境中的二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機化合物。"(苔蘚)釋放的有機化合物進入含有共生菌的土壤,細菌為生存對有機化合物進行分解,這一過程就產(chǎn)生了含有電子的副產(chǎn)品。"Mitrofanova說,"只需為這些微生物產(chǎn)生的電子提供一個電極,這些電子就能被收集且發(fā)電。"
一個苔蘚發(fā)電單位就是一個完整的生物電運行系統(tǒng),由陽極生物材料(苔蘚)、陽極、陰極、陰極催化劑、允許正電荷(主要是質(zhì)子)從陽極生物材料向陰極轉(zhuǎn)移的"鹽橋"組成。陽極即水凝膠和導電碳纖維組成的無土基質(zhì),水凝膠是一種可吸收其自身重量400倍的水分的聚合物,能與苔蘚濕度互補。發(fā)電系統(tǒng)中物質(zhì)均不會破壞苔蘚的代謝運動。
將苔蘚電池設計成具有伸縮性的系統(tǒng),可應用于城市地區(qū)是Mitrofanova的目標之一。苔蘚光伏電池的組織形式有并聯(lián)和串聯(lián)電路兩種,可安裝在建筑物的外墻。
編輯點評:相對于其他的技術(shù),該生物太陽能電池目前的研究并不是那么的有震撼性,但是通過光合作用來實現(xiàn)太陽能發(fā)電的想法得到了實踐。而且,相比于硅制成的太陽能電池,使用生物材料制成的太陽能電池來捕獲光能更具優(yōu)勢,其生產(chǎn)成本更低,且具有自我修復、自我復制和可生物降解的功能。雖然目前該苔蘚發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量還十分有限,但是隨著未來科技的發(fā)展,該項技術(shù)將很有可能將成為人類的可行選擇。
No.10 新太陽能技術(shù) 發(fā)電效率吊打薄膜太陽能
如今,太陽能技術(shù)已取得突飛猛進的發(fā)展,薄膜太陽能發(fā)電效率已高達31%,聚光太陽能技術(shù)也已日漸成熟。然而,現(xiàn)有太陽能技術(shù)也有其技術(shù)瓶頸,發(fā)電效率始終在30%左右徘徊,但這種局面即將為新的技術(shù)所打破。日前,美國普渡大學的研究者們通過將現(xiàn)有多種太陽能技術(shù)混搭,構(gòu)建一個混合系統(tǒng),將太陽光利用效率提升至50%。
通過技術(shù)混搭,普渡大學的研究者們創(chuàng)造了一個全新的概念,它混合了現(xiàn)有三種太陽能技術(shù),分別是PV、熱電技術(shù)(TE)和聚光太陽能技術(shù)。當然,該系統(tǒng)并不是簡單地將三種技術(shù)累加在一起,而是充分利用太陽光譜,構(gòu)建了一個完整有序的系統(tǒng)。
首先,PV太陽能電池板能將可見光與紫外線等高能光子轉(zhuǎn)化為電能,提供系統(tǒng)約20%的電能。如采用薄膜太陽能電池板,發(fā)電效率會提升至31%。
同時,研究者們采用一種全新設計的“選擇性的太陽能吸收器和反射鏡”熱電裝置,能將太陽光熱低能光子轉(zhuǎn)化為電能,生成約5%的電能;與此同時,該熱電裝置通過使用鏡組聚光,將熱量收集并進行存儲,驅(qū)動蒸汽渦輪,生成約占本系統(tǒng)25%的電能。
普渡大學電子和計算機工程學院的助理教授PeterBermel表示,“這種做法集成了現(xiàn)有的幾種使用太陽能的方法,通過使用混合系統(tǒng),能全光譜利用太陽光線,從而提高太陽能發(fā)電效率!
據(jù)悉,該系統(tǒng)通過利用光譜分裂的優(yōu)點,提高太陽光利用效率,降低發(fā)電成本,并能顯著提高電網(wǎng)兼容性。理想狀況下,這套系統(tǒng)能在現(xiàn)有條件下利用太陽光效率超過50%,而單靠PV系統(tǒng),效率最多只有31%。
目前,該項研究工作已得到美國能源部和美國國家科學基金的支持。然而,整套系統(tǒng)仍處于理論設計階段,為驗證其可行性,研究者們還需做進一步實驗分析。該項研究的論文,已發(fā)表在8月15日的《能源環(huán)境科學》雜志的網(wǎng)絡平臺上。
編輯點評:這也許是一項突破人類想象力的技術(shù),將現(xiàn)下研究最熱的幾項技術(shù)揉合到一起,將會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果?雖然該項技術(shù)還未真正面世,但是其理論設計已經(jīng)得到肯定。如果這項技術(shù)能夠成功開發(fā)并得到推廣,未來或?qū)⒏淖內(nèi)藗兊纳罘绞健?/strong>
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