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科技新知

聚光透鏡取代傳統玻璃,陰天太陽能發電量也不用擔心

  • 發佈日期:2022/7/11
  • 資料來源:科技新報
  • 點閱次數:521次
發布日期 2022 年 07 月 01 日 16:00 | 作者 Daisy Chuang | 

聚光透鏡取代傳統玻璃

矽晶太陽能轉換效率有沒有可能更高?最近美國科學家透過「金字塔型透鏡」取代傳統太陽能板的玻璃頂層,可以說是內建追日系統,大大提高太陽能板的光捕獲量。

太陽能板工作時數基本上跟隨日照,日出而作、日落而息,除此之外還需考量到天氣狀態,每天只有幾個小時的能量產出,因此科學家致力於提高太陽能板的工作效率。

如今美國史丹佛大學團隊為太陽能電池開發新的輔助技術,用「金字塔」外型的軸遞級折射透鏡(Axially Graded Index Lens,AGILE)取代太陽能板上的玻璃層,可以吸收並集中來自各個角度的陽光,最終打入太陽能電池中。

在測試中,AGILE 原型能夠捕捉超過 90% 照射到太陽能板表面的光,聚焦光線後抵達電池的亮度是平常的 3 倍,團隊表示,透鏡可以間接提高太陽能電池的轉換效率,在天氣不好的情況下,也能藉此增加發電量。

圖為 AGILE 原型能夠捕捉超過90%照射到太陽能板表面的光

不過 AGILE 背後工程挺複雜,每個小金字塔都由不同玻璃、不同折射率的聚合物組成,團隊得確保這些材料能共同合作不要互扯後腿,好比受熱時能以相似的速度膨脹。這樣一來當光打到折射率不同的介質後,可以讓光的角度有著連續變化、呈彎曲曲線。頂部折射率最低,光線能從任何角度進入,但光線每往前一步就會彎曲一點,直到聚焦在最底部的太陽能電池上。

金字塔側面則是鏡面,主要是將光反射回去,團隊指出,透過不同材料,設備能夠捕捉近紫外光到紅外光,而且即使使用多種材料,AGILE 可以進行 3D 列印。

史丹佛大學團隊表示,新系統有助增加太陽能發電量,進而降低成本和所需土地,甚至有機會能改良航太太陽能板技術。

Pyramid lenses catch light from any angle to boost solar cell efficiency
Stanford engineers’ optical concentrator could help solar arrays capture more light even on a cloudy day without tracking the sun
Micropyramid lenses triple the light that hits solar panels
(圖片來源:史丹佛大學)
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