效率问题困扰着今天的太阳能电池板,它们只能收集约20%的可用光照。现在,密苏里大学(University of Missouri)的工程师开发出一种柔性太阳能电池板,可捕捉超过90%的可用光照,他们计划制造样机,提供给消费者,时间是未来五年内。
新产品是一种可塑性片状纳米天线,制成直接太阳能表面纳米天线,可收集近红外和光学范围的太阳光谱。
帕特里克•品西罗(Patrick Pinhero)是密苏里大学化学工程系副教授,他说,能源产生使用传统的光伏(PV)方法进行太阳能收集,效率低下,忽视了很多可用的太阳能电磁(阳光)光谱。这种装置他的团队已经开发出来,实际上很薄,是一种可塑性片状微型天线,称为纳米天线(nantenna),这种装置可以收集热量,采用工业生产工序,转换成有用的电力。他们的目标是扩展这一理念,形成直接太阳能表面纳米天线(direct solar facing nantenna),这样就可以收集太阳辐射,收集其中的近红外和光学范围的太阳光谱。
品西罗的研究工作是与他先前的小组进行的,他们在爱达荷州国家实验室(Idaho National Laboratory)进行研究,参与者加勒特•莫代尔(Garrett Moddel)是科罗拉多大学(University of Colorado)电子工程学教授,品西罗和他的小组现在已经开发出一种方法,发电就是利用所收集的热量和阳光,使用的是特殊的高速电路。这个小组还联合微康提弩公司(MicroContinuum)的丹尼斯•施莱弗(Dennis Slafer),这家公司就在马萨诸塞州(Mass.)剑桥(Cambridge),他们可很快把实验室技术升级到制造设备,可以廉价地大量生产。
“我们的总体目标是收集和利用尽可能多的太阳能,只要理论上可能,我们就要把它推向商业市场,采用一种便宜的成套设备,提供给每一个人,”品西罗说。“如果成功,这一产品将使我们领先几个量级,超越目前的太阳能技术,就是我们今天现有的技术。”
作为部分部署计划,这一小组的安全基金来自美国能源部和私人投资者。第二阶段的特点是一种能量获取装置,用于现有工业基础设施,包括热处理厂和太阳能发电场。
研究小组相信,在五年内,他们将有一个产品,补充传统的光伏太阳能电池板。因为这是一种柔性薄膜,品西罗认为可以集成到屋顶瓦片类产品中,或者是客户定制的产品,以驱动汽车。
一旦资金是到位,品西罗将计划一些商业衍生产品,包括红外(IR)检测。这些产品包括改进的违禁品检测产品,用于机场和军队,光学计算,以及红外线视线通信(infrared line-of-sight telecommunications)。
研究这一设计和制造工艺结果发表于《太阳能工程杂志》(Journal of Solar Energy Engineering)。