瑞典科學(xué)家將光伏器件與分子太陽能熱能存儲系統(tǒng)(MOST)集成在一起，該系統(tǒng)充當太陽能電池的濾光器和冷卻劑。所提出的組合可實現(xiàn)光伏效率提高 0.2%，太陽能存儲效率提高 2.3%。

太陽模擬器下的實驗裝置圖像

由瑞典查爾姆斯理工大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員制造了一種混合多晶太陽能電池，該電池集成了分子太陽熱能(MOST)儲能系統(tǒng)，可將電池未充分利用的高能光子轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

在建議的系統(tǒng)配置中，MOST 單元充當光伏電池的濾光器和冷卻劑。它放置在太陽能電池的頂部，基于光敏有機分子的溶液，該溶液流經(jīng)微流體芯片，能夠通過光異構(gòu)化過程存儲高能光子。

科學(xué)家解釋說：“這個過程涉及高能藍色和紫外光子，將母體分子轉(zhuǎn)化為高能亞穩(wěn)態(tài)光異構(gòu)體。” “存儲在 MOST 光異構(gòu)體中的能量可以用作儲備能源，既可以作為熱源，也可以用于熱電發(fā)電。”

在《焦耳》雜志發(fā)表的《同時發(fā)電和分子太陽能熱能存儲的混合太陽能裝置》一文中，研究小組解釋說，他們測試了基于三種降冰片二烯四環(huán)烷(NBD-QC)的MOST系統(tǒng)的三種不同配置分子)稱為 NBD1、NBD2 和 NBD3。每個分子具有不同的光物理特性。

經(jīng)過一系列實驗測試，研究人員發(fā)現(xiàn)，由于NBD3分子具有“卓越”的吸熱和隔熱能力，因此該器件的性能達到了最佳。

在標準照明條件下進行測試，該太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率達到了 12.6%，科學(xué)家稱這比沒有 MOST 系統(tǒng)的參考太陽能電池高出 0.2%。這要歸功于 MOST 對電池工作溫度的冷卻作用，電池工作溫度從 53℃ 下降到 45℃，降低了 8℃。

測試還表明，MOST混合光伏系統(tǒng)能夠以14.9%的太陽能利用效率和2.3%的太陽能存儲效率運行。研究小組強調(diào)：“組合式 MOST-PV 系統(tǒng)展示了在不同時期(從日常到季節(jié)周期)產(chǎn)生更穩(wěn)定電力的能力。” “理論上，該系統(tǒng)可以設(shè)置為全天循環(huán)不同的材料，以優(yōu)化效率。”

展望未來，科學(xué)家們表示，他們將致力于使用高效催化劑進行小規(guī)模和大規(guī)模的循環(huán)測試，并開發(fā)更多的紅移 NBD 候選材料，以使存儲效率更接近系統(tǒng)的理論極限。他們總結(jié)道：“此外，探索混合技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟權(quán)衡至關(guān)重要，例如平衡 MOST 系統(tǒng)和光伏電池之間的效率并考慮熱效應(yīng)。”