一種金字塔形透鏡可提高太陽能電池效率
據(jù)New Atlas報(bào)道,太陽能電池是一種越來越重要的可再生能源,但仍有改進(jìn)的余地。斯坦福大學(xué)的工程師們現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種金字塔形的透鏡,可以將任何角度的陽光聚焦到太陽能電池上,使其從日出到日落都能收集能量。
太陽能電池在陽光直射下工作效果最好,這意味著許多太陽能電池每天可能只有幾個(gè)小時(shí)的良好發(fā)電量。其他電池通過主動(dòng)移動(dòng)以跟隨太陽穿過天空來最大限度地延長(zhǎng)其工作時(shí)間,但這將消耗能量并增加機(jī)械復(fù)雜性。 對(duì)于這項(xiàng)新研究,斯坦福大學(xué)的團(tuán)隊(duì)著手開發(fā)一種被動(dòng)技術(shù),可以收集從任何角度照射到它的陽光,并將其集中到下面的太陽能電池。最終的結(jié)果是一個(gè)倒金字塔形結(jié)構(gòu)的陣列,該團(tuán)隊(duì)稱之為軸向漸變折射率透鏡(AGILE),它將形成一個(gè)層,取代太陽能電池的保護(hù)性頂面。 在測(cè)試中,AGILE原型能夠捕捉到90%以上照射到其表面的光線,將其聚焦,使其在到達(dá)太陽能電池時(shí)亮度提高三倍。該團(tuán)隊(duì)說,這個(gè)系統(tǒng)可以提高太陽能電池的效率,使它們能夠收集間接的陽光,并在不太理想的天氣和條件下提高其輸出。 AGILE聽起來很簡(jiǎn)單,但它背后的工程卻相當(dāng)復(fù)雜。每個(gè)小“金字塔”都是由不同的玻璃和聚合物堆積而成,具有不同的折射率--本質(zhì)上,每一層都會(huì)將進(jìn)入的光線彎曲到不同的程度。頂層的折射率很低,允許光線從任何角度進(jìn)入,但每往下走一步,光線就會(huì)彎曲得更厲害,直到它集中在下面的太陽能電池上。側(cè)面是鏡子,將任何偏離的光線反彈到它需要去的地方。 這些多種材料也使該設(shè)備能夠捕獲從近紫外線到紅外線的廣泛光譜。該團(tuán)隊(duì)還必須確保這些材料能夠很好地協(xié)同工作--例如,它們?cè)谑軣釙r(shí)的膨脹速度相似,以避免設(shè)備開裂。即使使用幾種材料,該團(tuán)隊(duì)也證明了AGILE可以被3D打印。 該團(tuán)隊(duì)表示,新系統(tǒng)可以幫助擴(kuò)大可以使用太陽能的地方,同時(shí)減少成本和所需的土地。AGILE甚至可以改進(jìn)航天器的太陽能電池。 該研究發(fā)表在《微系統(tǒng)與納米工程》雜志上。 相關(guān)鏈接:https://www.nature.com/articles/s41378-022-00377-z |