如今，太陽能技術已取得突飛猛進的發展，薄膜太陽能發電效率已高達31%，聚光太陽能技術也已日漸成熟。然而，現有太陽能技術也有其技術瓶頸，發電效率始終在30%左右徘徊，但這種局面即將為新的技術所打破。日前，美國普渡大學的研究者們通過將現有多種太陽能技術混搭，構建一個混合系統，將太陽光利用效率提升至50%。

技術混搭

通過技術混搭，普渡大學的研究者們創造了一個全新的概念，它混合了現有三種太陽能技術，分別是PV、熱電技術（TE）和聚光太陽能技術。當然，該系統并不是簡單地將三種技術累加在一起，而是充分利用太陽光譜，構建了一個完整有序的系統。


首先，PV太陽能電池板能將可見光與紫外線等高能光子轉化為電能，提供系統約20%的電能。如采用薄膜太陽能電池板，發電效率會提升至31%。


同時，研究者們采用一種全新設計的「選擇性的太陽能吸收器和反射鏡」熱電裝置，能將太陽光熱低能光子轉化為電能，生成約5%的電能；與此同時，該熱電裝置通過使用鏡組聚光，將熱量收集并進行存儲，驅動蒸汽渦輪，生成約占本系統25%的電能。

普渡大學電子和計算機工程學院的助理教授PeterBermel向第四能源記者表示，「這種做法集成了現有的幾種使用太陽能的方法，通過使用混合系統，能全光譜利用太陽光線，從而提高太陽能發電效率。」

系統優勢

該系統通過利用光譜分裂的優點，提高太陽光利用效率，降低發電成本，并能顯著提高電網兼容性。理想狀況下，這套系統能在現有條件下利用太陽光效率超過50%，而單靠PV系統，效率最多只有31%。

這套系統的關鍵在熱電裝置，它主要發揮兩種重要作用：一、熱電裝置在反射可見光的同時，吸收近紅外的光子，從而提高太陽光照的利用率；二、熱電裝置不斷提高儲熱溫度，在日落之后，蓄熱器的高溫能保證渦輪機運轉發電。

Bermel向筆者進一步解釋，「這是一種選擇性的系統，能充分利用太陽光譜，蓄熱器能為生產電能提供更高的靈活性，整套系統在日落之后仍然能持續發電幾個小時。」所以，整套系統能滿足全天不同時段的用電需求。

研究進展

目前，該項研究工作已得到美國能源部和美國國家科學基金的支持。然而，整套系統仍處于理論設計階段，為驗證其可行性，研究者們還需做進一步實驗分析。


談及未來，Bermel顯得信心滿滿，「這種混合系統無疑是可行的，理論上，我們已知道應該做什么，但目前還需通過更多實驗，去驗證各個部分及整套系統的運轉情況。」

該項研究的論文，已發表在8月15日的《能源環境科學》雜志的網絡平臺上；該系統的演示視頻，也已在YouTube視頻網站同步上線。