新型三维塔形光伏组件发电量可提升20倍

研究人员已经想出一种创新三维光伏组件设计方案，它可以使同等基底面积光伏组件的输出能量达到传统固定平面光伏组件的两倍至20倍以上。 世界各地的大量研究都致力于提高太阳能电池的性能以及降低成本，但是极少有人关注怎样更为合理地进行太阳能电池排列。通常，光伏组件被平铺到屋顶或者其他建筑表面，有时还会被连接到电动结构上，保证其时刻朝向太阳。 screen.width-333)this.width=screen.width-333"> 现在，麻省理工的一个研究团队想出了一个非常与众不同的方法，那就是建造立方体或者塔状结构以便通过三维立体基阵来向上延伸太阳能电池。在远离赤道的地方、冬季以及多云的天气等条件下最需要提高太阳能光伏发电。此次新发现已经通过计算机模拟实验和户外实模测试。 麻省理工研究小组最初通过电脑运算来探索大量可能的基阵，并开发一个分析软件，该软件能够对不同纬度、季节和天气条件下给定的立体基阵进行测试。然后，为了对模型预测进行确认，他们在麻省理工学院实验楼屋顶上建造了三种不同的太阳能电池阵列，并进行了几周的测试。 在产生同等电量的情况下，这些三维组件的发电成本超出了普通平面电池板。虽然如此，它却可以在每一天、每个季节甚至是多云的天气条件下产生更多的电量。这些改进可以使能量输出更为均衡，并更具可预见性，其并网也会比传统系统更为简易。 这些三维光伏组件模型能量输出的提高以及随时间变化保持均衡电量输出的基本物理原理在于，当太阳接近地平线的时候，这些三维结构的垂直表面在早上、晚上以及冬季能够吸收更多的太阳光。 由于太阳能电池的价格已经比附属支撑结构价格如布线和安装更为便宜，因此采用这类创新系统的时机已经成熟。随着太阳能电池自身成本的快速下降，三维太阳能组件系统的优势也会相应越发凸显。目前，光伏发电高达65%的成本都用于安装、获取用地许可证以及其他电池以外的零部件。 虽然电脑模拟测试表明复杂的电池板形状能够带来最大的优势，如一个每面都向内凹的立方体，但是这些立体基阵却是很难制造的。 研究小组在屋顶测试试验中对简单立方体和较为复杂的手风琴型塔状基阵都做了分析。测试结果显示，在多云的天气条件下，三维立体模拟测试组件产生的电量要大大超出传统平面电池板。研究小组测试的最高的结构莫过于手风琴形状的模拟塔，它可以以扁平状进行运输，到达目的地后可展开。这样的塔形结构可以安装在停车场，成为电动汽车充电站。 目前，该项研究已经发表在能源与环境科学期刊。