下一代混合光伏 - 热太阳能技术效率限制

分谱分离混合式PV-热集电极技术

太阳光谱通过滤光器分离,并且仅将部分的光谱发送到PV电池以进行发电。太阳能电池不能使用的频谱的其余部分被引导到热吸收器以产生热能。信誉:甘黄,凯王和克里斯托斯·纳克斯

太阳能是最丰富的可再生能源之一,有效的太阳能技术具有很大的潜力,可以减轻全球能源需求上升的大挑战,同时减少了相关的排放。太阳能能够通过光伏(PV)和太阳能热(ST)技术分别满足不同终端用户的电气和热能需求。最近,已经提出了混合光伏 - 热(PVT)概念,其协同结合PV和ST技术的益处,并且能够从同一区域和部件同时产生电力和有用的热量。

光谱分裂是一种用于设计高性能PVT太阳能集热器的新出现方法,该方法采用具有光学滤光片的高级设计,该光学滤波器将太阳光谱的不同部位与用于发电的PV电池或用于发热的热吸收器。然而,谱分离PVT(SSPVT)收集器的最终效率限制根据应用和最终用户需求以及能够使我们能够接近这些限制的最佳收集器设计,光伏电池和滤光器材料仍然不清楚,在该领域缺乏共识,激烈地检查SSPVT技术的这些方面。

理想的浓缩SSPVT收集器

(a)理想集中SSPVT收集器的物理模型。(b)不同应用不同应用中具有不同带隙能量的不同光伏电池的总效率限制。(c)用于共同光伏电池材料的最佳光谱分离过滤器。信誉:甘黄,凯王和克里斯托斯·纳克斯

在发表的新文件中光科学与应用,Christos N. Markides和Gan Huang来自伦敦帝国学院在英国,与来自中国的浙江大学的Kai Wang合作,报告了一个全面的框架,以预测这些收藏家的表现,然后用于确定其效率限制,并为选择最佳PV材料和最佳光谱提供详细指导- 能够提供接近该技术效率限制的组合热和电气性能的滤波器。

“我们发现热能对电力的相对值对总有效效率限制,最佳PV电池材料和SSPVT收集器的最佳光谱分裂滤光器具有显着影响。”

“由于其可调节的带隙能量,CIGS太阳能电池被认为特别是对于SSPVT收集器应用。光谱分离滤波器的最佳下限和上限依赖于它们添加的光伏材料上。

“我们的研究中的详细地图可以帮助设计人员选择适当的太阳能电池材料和光谱分裂光学滤光片,这取决于条件和应用,以实现这些能量向量(电力和热量)的最佳总体性能核算系统。“科学家们说。

参考:“集中谱分裂混合光伏 - 热(PV-T)太阳能收集器和系统的效率限制”由GaN Huang,Kai Wang和Christos N. Markides,2月5日,2021年5月5日,光:科学与应用
DOI:10.1038 / S41377-021-00465-1

由英国工程和物理科学研究委员会(EPSRC)资助,伦敦EPSRC伦敦EPSRC影响加速账户。

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