斯坦福大学团队研发出自冷却光伏电池
近日，斯坦福大学的研究人员在美国光学学会的新期刊《Optica》上发布了一项光伏电池的散热新技术。该项技术是由斯坦福大学电气工程教授范善辉（音译）带领研发团队完成的。他们通过在光伏电池表面附加一层特殊的石英玻璃，有效地降低了光伏电池多余的热辐射，克服了高效光伏电池研发过程中的冷却问题。
光伏电池是当今市场上最有前途和最广泛使用的可再生能源之一。虽然易于制造，但一直存在着太阳能转化率过低的问题。除去不可避免的能量损失，光伏电池过热是导致转化效率低的主要原因。在正常工作条件下，光伏电池很容易达到55摄氏度以上的高温，限制了光电转化率的同时也降低了电池寿命。目前的冷却手段主要是利用通风装置和液体冷却剂，但这些方式都缺乏经济性而且影响光伏性能。
“我们的新方法可以被动地降低光伏电池的工作温度，显著提高其能源转换效率和使用寿命。”斯坦福大学物理学家和该论文的第一作者朱林晓（音译）说，这两个好处有利于光伏电池技术的持续成功和广泛应用。
光伏电池是把太阳光直接转化为电能的装置。目前最成功和最广泛使用的设计，是利用晶体硅半导体材料，其能量转化率上限为30%。没有被转换的太阳能产生了热辐射，降低了光伏电池的性能。温度升高每1摄氏度，光伏电池的效率就降低0.5%。另外，温度的升高也会加快光伏电池的老化速度，每升高10摄氏度，老化速率加快一倍。
“这种程度的转化率降低是非常严重的。”该研究报告的共同作者AaswathRaman说，在光伏行业，大量的资金被用来解决转化率问题。我们这种用特殊的玻璃表层覆盖光伏电池的方法，能有效提高光伏效率。
在光谱里，可见光携带更多能量，而红外线携带更多热量。不同光线有着不同的波长，不同波长的光线在通过不同种类和形状的表面时折射和反射率不同。“石英对于可见光是可穿透的，但是又能调整某些特殊波长光线的折射和反射率。”范善辉解释说，这种设计的石英薄层，在反射掉红外线的同时，不会影响电池对可见光的吸收，不降低光伏电池的性能，是种近乎理想的方案。我们的目标是降低光伏电池的工作温度，从而提高太阳能转化率。
不过，以上结果均是通过模拟获得。
朱林晓和他的同事目前正在制造这些设备和进行测试实验。他们的下一步是演示光伏电池在室外环境的冷却效果。“我们认为这项工作解决了光伏发电的一个重要技术问题，而且优化光伏电池性能。因此拥有很大的商业化潜力。”朱林晓说。
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