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全息圖如何提高太陽(yáng)能產(chǎn)量

新開(kāi)發(fā)的全息集光器提高了太陽(yáng)能電池板的效率，一年內(nèi)能量轉(zhuǎn)換增加約 5%

全息集光器將太陽(yáng)光的顏色分開(kāi)并將它們引導(dǎo)至太陽(yáng)能電池。

可從陽(yáng)光中獲得的能量是滿足世界能源需求所需能量的 10,000 倍。陽(yáng)光有兩個(gè)主要特性，可用于可再生能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。第一個(gè)是落在固定區(qū)域（例如地面或人的屋頂）上的電量。這個(gè)數(shù)量隨著一天中的時(shí)間和季節(jié)而變化。第二個(gè)屬性是陽(yáng)光的顏色或光譜。

捕獲太陽(yáng)能的一種方法是使用太陽(yáng)能電池，將陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)化為電能。在人們放置在屋頂上的太陽(yáng)能模塊中，許多電池組裝在一塊剛性面板上，相互連接、密封并覆蓋有保護(hù)玻璃。當(dāng)某些顏色的陽(yáng)光照射在太陽(yáng)能電池上并且整個(gè)區(qū)域都被光電池覆蓋時(shí)，太陽(yáng)能電池的效果最佳。然而，需要一些面板區(qū)域來(lái)連接電池，并且太陽(yáng)能電池的形狀可能不允許所有剩余的面板區(qū)域收集陽(yáng)光。這些影響使太陽(yáng)能電池板的效率低于應(yīng)有的效率。在太陽(yáng)能電池板上捕獲盡可能多的陽(yáng)光對(duì)于有效利用太陽(yáng)能至關(guān)重要。

亞利桑那大學(xué)的研究人員最近開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新技術(shù)來(lái)捕獲照亮太陽(yáng)能電池板的未使用太陽(yáng)能。正如《能源光子學(xué)雜志》 (JPE)所報(bào)道的那樣，他們創(chuàng)造了可以輕松插入太陽(yáng)能電池板封裝的特殊全息圖。每個(gè)全息圖將陽(yáng)光的顏色分開(kāi)，并將它們引導(dǎo)到太陽(yáng)能電池板內(nèi)的太陽(yáng)能電池上。這種方法可以將太陽(yáng)能電池板在一年內(nèi)轉(zhuǎn)換的太陽(yáng)能量增加約 5%。這將降低為家庭、城市或國(guó)家供電所需的太陽(yáng)能電池板的成本和數(shù)量。

該研究得到了QESST 工程研究中心的支持，該中心由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)能源部贊助，旨在應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)變發(fā)電方式以可持續(xù)滿足不斷增長(zhǎng)的能源需求的挑戰(zhàn)。

低成本、可持續(xù)的設(shè)計(jì) 全息集光器的光學(xué)元件對(duì)稱(chēng)地位于光伏模塊的中心，以獲得最大的有效集光。

由博士生趙建波設(shè)計(jì)，在電氣和計(jì)算機(jī)工程與光學(xué)科學(xué)教授 Raymond K. Kostuk 的監(jiān)督下，與博士生 Benjamin Chrysler 合作設(shè)計(jì)，全息光收集器結(jié)合了低成本的全息光學(xué)元件和擴(kuò)散器。光學(xué)元件對(duì)稱(chēng)地位于光伏模塊的中心，以獲得最大的有效光收集。

該團(tuán)隊(duì)計(jì)算了亞利桑那州圖森市的年度能源產(chǎn)量提高，并提出了一種可重復(fù)的方法來(lái)評(píng)估全息集光器的集電效率與一天中不同時(shí)間、不同季節(jié)和不同地理區(qū)域的太陽(yáng)角度的函數(shù)關(guān)系。地點(diǎn)。

根據(jù)科羅拉多大學(xué)博爾德分校的 JPE 主編 Sean Shaheen 的說(shuō)法，收集器和相關(guān)方法特別值得注意，因?yàn)樗鼈兂杀镜?、可擴(kuò)展且具有影響力：“太陽(yáng)能的年產(chǎn)量提高了約 5%由這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，即使擴(kuò)展到全球安裝的 100 吉瓦光伏的一小部分，也可能產(chǎn)生很大的影響。Kostuk 教授的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)展示了他們的全息方法，這種方法使用基于明膠的低成本材料，這種材料很容易大規(guī)模制造數(shù)量。雖然明膠通常來(lái)自動(dòng)物膠原蛋白，但實(shí)驗(yàn)室衍生版本的進(jìn)步使得合成替代品有可能被大規(guī)模使用。” 

原標(biāo)題：全息圖如何提高太陽(yáng)能產(chǎn)量