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[前沿科技] 2017技术突破盘点(六)——热能&太阳能电池电池

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发表于 2018-1-18 17:23:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 首乌 于 2018-3-7 09:52 编辑

热能&太阳能电池电池
——科学家们在使用大脑植入物来恢复脊髓损伤夺走的运动自由方面取得了显著进展,并预计10到15年应用。
作者:Antonio Regalado      译自https://www.technologyreview.com/lists/technologies/2017/

预计应用时间:10-15年

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Photo by Ashes Sitoula on Unsplash
太阳能电池板覆盖了越来越多的屋顶,但即使是在第一次开发之后的几十年里,硅板依然笨重、昂贵,而且效率低下。基本的限制阻止了这些传统的光伏电池吸收的能量超过了太阳光的一小部分。


但是,麻省理工学院的一组科学家建造了一种不同类型的太阳能设备,它利用了材料科学的创新工程和先进技术,捕捉了更多的太阳能量。诀窍在于首先将阳光转化为热能,然后将其转化为光能,但现在聚焦于太阳能电池所能利用的光谱中。尽管许多研究人员多年来一直在研究所谓的太阳热光电池,但麻省理工学院的设备是第一个吸收比光电池更多的能量的设备,这表明这种方法可以显著提高效率。

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Photo by Karsten Würth (@inf1783) on Unsplash
标准的硅太阳能电池主要捕捉从紫色到红色的视觉光。这和其他因素意味着,他们永远无法将超过32%的阳光转化为电能。麻省理工学院的设备仍然是一个简陋的原型,只运行了6.8%的效率,但是有了各种各样的改进,它的效率大约是传统光电的两倍。

创建这个设备的关键步骤是开发一种称为吸收体的东西。它本质上就像一个光漏斗,在太阳能电池之上。吸收层是由固体的黑色碳纳米管制造的,它能捕获阳光中的所有能量,并将大部分能量转化为热能。当温度达到约1000摄氏度时,邻近的发射层辐射出的能量以光的角度辐射出来,现在大部分缩小到光伏电池所能吸收的波段。发射体是由光子晶体构成的,这种晶体结构可以在纳米尺度上设计,以控制光通过它的波长。另一个关键的进步是增加了一种高度专业化的光滤光器,它能传送定制的光,同时反射几乎所有无法使用的光子。这种“光子回收”产生了更多的热量,产生了更多的光,太阳能电池可以吸收,从而提高了系统的效率。

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Photo by David Cristian on Unsplash
黑碳纳米管位于吸收体层的顶部,在整个太阳光谱中收集能量并将其转化为热能。

麻省理工团队的方法也有一些缺点,包括某些组件相对较高的成本。它目前只在真空中工作。但是,随着效率水平的提高,经济学应该得到改善,而研究人员现在有了一条清晰的途径来实现这一目标。“我们可以进一步调整这些组件,因为我们已经改进了我们对提高效率的理解,”Evelyn Wang说,他是一位帮助领导这项工作的副教授。

研究人员也在探索利用太阳能热光伏电池的另一种优势。因为热量比电力更容易储存,所以应该可以将设备产生的多余的热量转移到热储存系统中,这样即使在太阳不发光的时候也可以用来发电。如果研究人员能够整合存储设备并提高效率,那么这个系统就有一天能够提供清洁、廉价和持续的太阳能。





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发表于 2018-1-19 14:52:08 来自手机 | 显示全部楼层
很期待

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发表于 2018-1-19 21:16:44 | 显示全部楼层
要是以后人靠光合作用就能饱就完美啦

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发表于 2018-1-25 16:02:04 | 显示全部楼层
我家用的空气能
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