太阳能转换效率与成本效益比息息相关,在自家屋顶装设太阳能板之前,基本上消费者都会仔细估算投资报酬率,希望能省下大笔电费,而现在瑞士新创团队 Insolight 已研制出转换效率高达 29% 的商业化太阳能板,预计可在 2022 年上市,或许会成为未来消费者的新选项。
目前太阳能板已面临效率难提升窘境,一般市面上的太阳能板转换效率大约落在 17-20% 之间,用于航太的化合物半导体太阳能系统虽然效率高达 43%,但价格不斐,消费者也难以获得,因此已有科学家开始寻找并测试新型太阳能系统。
像是瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)衍生企业 Insolight 研发的新面板为就有别于传统蓝色的硅晶、薄膜等太阳能,他们采用“聚光型太阳光电(Concentrated Photovoltaics,CPV)”技术,远远看起来就是纯白的太阳能板,其透过透镜或曲面镜将阳光聚焦到底下的太阳能电池上,进而提高转换效率。
(Source:EPFL)
先前欧洲研究协会 CPVMatch 也有研发类似技术,运用消色差透镜与双轴追日系统、三五族(III-V)半导体太阳能板,将自家的 CPV 转换效率提高至41.4%,只不过这类太阳能有个大挑战:太阳与地球并非静止不动,要如何让电池随时对准太阳?若是采用常见的太阳能集中器,瞄准角度跟重量都要考量到,成本势必高昂。
对此,Insolight 想出一种解决办法,将光学镜片放入小型六角透明珠之中,把阳光聚焦 100 倍后,引导光射入底下的微型太阳能电池中,且为了避免角度偏移,团队也研发出新机制,电池只需要水平移动几毫米,就可以让太阳能板精准接收入射光。Insolight 技术长 Mathiu Ackermann 指出,这种设计使太阳能板在阴天或是光线不足时也可以发电。
(Source:影片截图)
根据团队先前在实验室的研究,2016 年时以新技术搭配航太级太阳能电池,当时转换效率高达36.4%,目前制程则已标准化、准备好商业化,虽然转换效率降至 29%,但仍比目前市面上太阳能板高出许多,且新型面板的安装方式跟传统太阳能板一样,消费者与厂商不用为了新面板另外购买零件。
目前 Insolight 团队已在 EPFL 屋顶测试一年,顺利度过热浪、暴风雨和冬季,公司首席执行官 Laurent Coulot 表示,评估成本、使用寿命与品质以及当地成本与天气等条件等多种后,新技术可在日照充裕的地方大放异彩,可为住户减少 30% 的电费。
预估可在 2022 将产品推上市面,现在则尚未公布预测成本与使用寿命。
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(首图为太阳能板的六小型透明珠与微型电池,来源: EPFL 影片截图)
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