太阳能电池一定得是平板状的吗?美国乔治亚理工学院(Georgia Tech)的研究人员开发了一种新技术CONTROL ENGINEERING China版权所有,能将光纤变成细长状太阳能电池。
透过将染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell)与光纤电缆的外壳结合,乔治亚理工学院的研究人员展示了一种纤细、软性的太阳能电池,且其效率据说可达采用同样材料的平板太阳能电池之六倍。
“我们将这种光纤的末端直接面对太阳;”乔治亚理工学院教授Zhong Lin Wang表示:“在该光纤的旁边置放一个与外部负载(external load)链接的电极,就能收集所产生的电荷。”Wang是与该校研究人员Benjamin Weintraub与Yaguang Wei共同完成该研究。
染料敏化太阳能电池是在1990年代发明,是薄膜状的太阳能发电方案;不同于硅晶太阳能电池应用昂贵的半导体材料来发电,染料敏化太阳能电池是在周围环绕金属薄膜的电解质中,在氧化锌奈米线(nanowires)上使用廉价的染料分子(dye molecules)薄膜。当太阳光线照射在染料分子细胞上CONTROL ENGINEERING China版权所有,它们会射出电子到金属薄膜,并传输到外部电极。
传统太阳能板的一个问题,是入射的光子很少有机会能在退化成热之前CONTROL ENGINEERING China版权所有,于薄板中激发电子;但相反的,光纤能让光子有更多的机会与活性层(active layer)互动。Wang所制作的原型是使用20公分长的光纤,以确保能在长度范围内吸收最大量的光子。
这种技术只会收集光纤尖端的太阳光,然后光线会沿着光纤向下;而未来将研发的新版本则可能会使用外部透明的金属护套,好让光线从里面跟外面进来。研究人员也计划制造成束的子系统,包含数百条平行的光纤电缆。
研究团队也打算将这种新型太阳能电池的能量转换效率控制工程网版权所有,由现在的3.3%提升到8%,好推向商业化。Wang表示,他打算用成本更低的廉价光纤材料来进行实验www.cechina.cn,并用氧化钛代替氧化锌来进一步提升效率。
在实际应用上,这种太阳能电池能让产品设计师开发出新形状的商业产品,或是在军事应用领域,纤维状的太阳能电池能内建在装备中用来供电。