全息图提高太阳能产量

时间：2021-06-07 15:58:02 来源：

可从阳光中获得的能量是满足世界能源需求所需能量的 10,000 倍。阳光有两个主要特性，可用于可再生能源系统的设计。第一个是落在固定区域(例如地面或人的屋顶)上的电量。这个数量随着一天中的时间和季节而变化。第二个属性是阳光的颜色或光谱。

全息图提高太阳能产量

捕获太阳能的一种方法是使用太阳能电池，将阳光直接转化为电能。在人们放置在屋顶上的太阳能模块中，许多电池组装在一块刚性面板上，相互连接、密封并覆盖有保护玻璃。当某些颜色的阳光照射在太阳能电池上并且整个区域都被光电池覆盖时，太阳能电池的效果最佳。然而，需要一些面板区域来连接电池，并且太阳能电池的形状可能不允许所有剩余的面板区域收集阳光。这些影响使太阳能电池板的效率低于应有的效率。在太阳能电池板上捕获尽可能多的阳光对于有效利用太阳能至关重要。

亚利桑那大学的研究人员最近开发了一种创新技术来捕获照亮太阳能电池板的未使用太阳能。正如《能源光子学杂志》(JPE)所报道的那样，他们创造了可以轻松插入太阳能电池板封装的特殊全息图。每个全息图将阳光的颜色分开，并将它们引导到太阳能电池板内的太阳能电池上。这种方法可以将太阳能电池板在一年内转换的太阳能量增加约 5%。这将降低为家庭、城市或国家供电所需的太阳能电池板的成本和数量。

该研究得到了 QESST 工程研究中心的支持，该中心由美国国家科学基金会和美国能源部赞助，旨在应对转变发电方式以可持续满足不断增长的能源需求的挑战。

低成本、可持续的设计

由博士生赵建波设计，在电气和计算机工程与光学科学教授 Raymond K. Kostuk 的监督下，与博士生 Benjamin Chrysler 合作设计，全息集光器将低成本的全息光学元件与扩散器。光学元件对称地位于光伏模块的中心，以获得最大的有效光收集。

该团队计算了亚利桑那州图森市的年度能源产量提高，并提出了一种可重复的方法来评估全息集光器的集电效率与一天中不同时间、不同季节和不同地理区域的太阳角度的函数关系。地点。

根据科罗拉多大学博尔德分校的 JPE 主编 Sean Shaheen 的说法，收集器和相关方法特别值得注意，因为它们成本低、可扩展且具有影响力：“太阳能的年产量提高了约 5%由这种技术实现的，即使扩展到全球安装的 100 吉瓦光伏的一小部分，也可能产生很大的影响。Kostuk 教授的团队已经展示了他们的全息方法，这种方法使用基于明胶的低成本材料，这种材料很容易大规模制造数量。虽然明胶通常来自动物胶原蛋白，但实验室衍生版本的进步使得合成替代品有可能被大规模使用。”

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