鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:399次 | 2023年10月25日
美實(shí)驗(yàn)室再次創(chuàng)下串聯(lián)太陽(yáng)能電池效率新紀(jì)錄32.9%!
串聯(lián)電池刷新電池記錄
用砷化鎵(GaAs)和磷化鎵銦(GaInP)制造的太陽(yáng)能電池,長(zhǎng)期以來(lái)獲得了任何技術(shù)中最高的轉(zhuǎn)換效率,盡管這些材料和處理它們的技術(shù)的高成本使進(jìn)展主要局限于實(shí)驗(yàn)室,除了在無(wú)人機(jī)上的一些利基應(yīng)用外,一般只有在衛(wèi)星和航天器方面使用此技術(shù)。
美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)在這一領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先地位。該公司與另一家著名的太陽(yáng)能光伏研究機(jī)構(gòu)新南威爾士大學(xué)(UniversityofNewSouthWales)的最新合作,創(chuàng)造了串聯(lián)太陽(yáng)能電池的新效率紀(jì)錄,并展示了一種極具前景的太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)新方法。
記錄單元由磷化銦鎵(InGaP)頂層和砷化鎵底層組成。由于電池設(shè)計(jì)上的一些新創(chuàng)新,電池的效率達(dá)到了32.9%。NREL的研究人員解釋說(shuō):“電池設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是由一系列150多層的交替半導(dǎo)體組成的超薄層,這些半導(dǎo)體在電池底部的吸收體中形成量子阱,使其能夠從太陽(yáng)光譜的關(guān)鍵范圍內(nèi)捕獲能量?!?/p>
這種交替結(jié)構(gòu)使研究小組能夠利用量子阱,這種結(jié)構(gòu)有助于在材料中捕獲電荷,并將更廣泛的光譜轉(zhuǎn)化為電能。本文描述了GaAs和GaInP/GaAs太陽(yáng)電池的應(yīng)變平衡GaInAs/GaAsP量子阱,發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》上
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
應(yīng)變平衡法
該小組指出,他們?cè)谶@里的工作是這一方法的第一個(gè)重大成就,克服生長(zhǎng)如此之多的超薄層的復(fù)雜性方面的挑戰(zhàn),可以在未來(lái)進(jìn)一步創(chuàng)造效率記錄。
然而,制造電池所用的材料和復(fù)雜的工藝意味著,在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),具有成本效益的生產(chǎn)可能仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。NREL團(tuán)隊(duì)的高級(jí)科學(xué)家邁爾斯·施泰納(MylesSteiner)說(shuō):“這項(xiàng)工作將為一個(gè)太陽(yáng)應(yīng)用帶來(lái)更高效率的太陽(yáng)能電池,這可能是這些電池廣泛采用的重要推動(dòng)力。現(xiàn)在,未來(lái)的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是如何以具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的方式制造這些電池。”
太陽(yáng)能電池面板溫度預(yù)測(cè)模型
來(lái)自土耳其中東技術(shù)大學(xué)(METU)太陽(yáng)能研究與應(yīng)用中心(CenterforSolarEnergyResearchandApplications)和美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)(TexasA&MUniversity)的研究人員提出了一種瞬態(tài)熱模型,根據(jù)每小時(shí)的氣象數(shù)據(jù)、組件參數(shù)和位置信息預(yù)測(cè)光伏組件溫度。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
在發(fā)表在《熱工案例研究》上的光伏組件性能動(dòng)態(tài)熱模擬和熱容量對(duì)組件溫度的影響這篇論文中,提出的方法還包括光伏組件的熱容,這通常不是由制造商提供的,作為溫度預(yù)測(cè)的參數(shù)。熱容是指將一種物質(zhì)的質(zhì)量溫度升高一攝氏度所需的熱量。
研究人員根據(jù)一系列熱容值進(jìn)行了敏感性分析,以評(píng)估溫度變化對(duì)夏季炎熱干燥的半干旱大陸性氣候下光伏組件性能的影響。6月,該方法在METU的室外模塊測(cè)試平臺(tái)上進(jìn)行了為期5天的測(cè)試。氣象數(shù)據(jù)還包括風(fēng)速和風(fēng)向。
學(xué)者們解釋說(shuō):“熱模型在陰天表現(xiàn)更好,偏差較小。最明顯的偏差出現(xiàn)在晴天的中午?!?/p>
他們的計(jì)算表明,白天模塊溫度估計(jì)值的平均值為2.61攝氏度,而在夜間,這個(gè)值下降到0.90攝氏度,使得溫度預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確。模型還被發(fā)現(xiàn)低估了模塊溫度,平均偏差誤差(MBE)在白天約為1.64攝氏度。
MAE定義了一組預(yù)測(cè)中誤差的平均大小,而不考慮它們的方向,而MBE則捕捉預(yù)測(cè)中的平均偏差?!敖Y(jié)果表明,由于組件溫度偏差較低,因此產(chǎn)量預(yù)測(cè)在陰天更好,”研究小組說(shuō)?!霸撃P透吖懒穗娏敵?,MAE和MBE分別為3.43和3.35w/m2。”
專家組還確定,熱容值對(duì)分析結(jié)果的影響可以忽略不計(jì)?!耙虼?,可以得出結(jié)論,對(duì)于半干旱氣候條件下光伏組件的每小時(shí)性能分析,不需要瞬態(tài)分析;穩(wěn)態(tài)熱模擬將給出令人滿意的結(jié)果,”他們總結(jié)道。