太阳能发电新工艺可同时利用光热

2010-8-04 00:00 来源: 科技日报
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  美国斯坦福大学的研究人员开发出一种太阳能转换新工艺,该工艺可同时利用太阳的光和热来产生电力,其产生电力的效率要比现有方法高出两倍多,生产成本将有可能与石油相抗衡。此项研究成果发表在8月1日《自然·材料科学》网络版上。

  与目前使用在太阳能电池板中的光伏发电技术不同,新工艺不会随温度升高而降低效率,因此可在更高温度下工作。这种被称为“光子增强热离子发射”(PETE)的新工艺,其效率将大大超过现有的光伏及热转换技术的效率。

  斯坦福大学材料科学和工程系副教授尼克·梅洛仕领导的研究小组通过在一片半导体材料上喷涂一薄层金属铯,使材料具有了利用光和热来产生电力的能力。研究证实,这一新工艺将不再基于标准的光伏发电机制,能在很高的温度条件下产生类似于光伏发电的反应,而且温度越高,工作效率越高。

  大多数硅基太阳能电池在温度达到100摄氏度时已呈现出惰性,但PETE设备在超过200摄氏度的条件下才会达到峰值效率,因而最适于应用在抛物面太阳能聚光器中。可达到800摄氏度高温的抛物面聚光器通常作为太阳能发电厂设计的一部分,因此,PETE设备可为太阳能发电厂提供第二条电力来源,通过与现有技术的结合,电力生产成本有望做到最小化。

  梅洛仕计算出,PETE工艺应用于太阳能聚光器时所能达到的效率高达50%,和余热循环系统相结合,则效率可达55%—60%,这几乎是现有系统的3倍。

  PETE系统的另一优势在用于太阳能聚光器时,制作设备所需的半导体材料数量相当少,从而大幅降低了太阳能电力生产的成本。

  研究人员表示,PETE工艺大大增强了太阳能发电的可行性,即使达不到最佳效率,只要能将转换效率从20%增加到30%,其整体转换效率也将在原有基础上提高50%,这将大大促进太阳能产业与石油业的竞争能力。