外觀就像迪斯可球,以複眼為靈感的球形太陽能發電效果增 101%

作者 | 發布日期 2020 年 06 月 20 日 18:36 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


昆蟲的複眼是由多顆「小眼」組成,數量從數百到數千都有,這些小眼睛讓螞蟻、蒼蠅等昆蟲擁有超廣視野與快速偵測運動的能力,而最近沙烏地阿拉伯科學家就從大自然獲得靈感,想提高太陽能板的捕光能力,研發外觀神似 Disco 彩球的球形太陽能,更聲稱發電效果比一般的 2D 太陽能電池還要多 101%。

沙烏地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)、吉達大學與美國加州大學伯克利分校團隊希望能藉由增加吸收光的表面積,進而提高太陽能板發電量,因此以蒼蠅與向日葵為靈感謬思,KAUST 微系統工程(microsystems engineering)博士後 Nazek El-Atab 表示,透過複眼,蒼蠅的視野可以達到 270 度,而向日葵被廣為人知的就是永遠朝著陽光成長。

因此團隊用交指式背電極太陽能結構(IBC)製作出球形太陽能電池,不需要裝設追日系統也能時時捕獲直射陽光,且取決於採用的太陽能電池材料與環境,功率可提高 15%-100%,根據團隊的研究,新型的 IBC 結構單晶矽球型太陽能轉換效率也達 18.93%。

團隊的室內實驗測試指出,這種結構散熱性能更強,與傳統的平面太陽能板相比,溫度低 10% 左右,也因為是球形的,不太會堆積灰塵。至於發電效果,若是模擬屋頂太陽能情景,僅吸收日照與屋頂漫射光,輸出功率增加 60%,鋁片環繞的話發電量則高出 101%。

(Source:KAUST)

不過要製照球形的太陽能模組並不容易,首先以皺紋技術(corrugation technique)在轉換效率 15% 的單晶太陽能板上印蝕刻出 138μm 的連續凹痕,提高電池可撓特性,也將損失控制在 5.6%,最後再用 IBC 電池的背後電極網路特性相互連結,最後再用無毒的有機矽化合物聚二甲基矽氧烷(PDMS)封裝。

團隊認為,這種技術可以為太陽能產業帶來新的工程發想,用技術來提高太陽能輸出,而非採用成本更高的材料與工藝。

麻省理工學院太陽能工程博士後 LIU Zhe 指出,雖然這種球形太陽能還沒辦法取代常見的 2D 太陽能板,但仍有利基市場,像是他的同事為了想要追蹤可能一去不復返的高爾夫球,正在尋找並研究可以覆蓋在球體上的太陽能電池,同時 LIU 也認為這種柔性太陽能電池也能裝設在建築、汽車甚至移動設備上。

(首圖來源:MRS Communications