瑞典科學(xué)家將光伏器件與分子太陽(yáng)能熱能存儲系統(MOST)集成在一起，該系統充當太陽(yáng)能電池的濾光器和冷卻劑。所提出的組合可實(shí)現光伏效率提高 0.2%，太陽(yáng)能存儲效率提高 2.3%。
太陽(yáng)模擬器下的實(shí)驗裝置圖像
由瑞典查爾姆斯理工大學(xué)領(lǐng)導的一組研究人員制造了一種混合多晶太陽(yáng)能電池，該電池集成了分子太陽(yáng)熱能(MOST)儲能系統，可將電池未充分利用的高能光子轉化為化學(xué)能。
在建議的系統配置中，MOST 單元充當光伏電池的濾光器和冷卻劑。它放置在太陽(yáng)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(guò)光異構化過(guò)程存儲高能光子。
科學(xué)家解釋說(shuō)：“這個(gè)過(guò)程涉及高能藍色和紫外光子，將母體分子轉化為高能亞穩態(tài)光異構體。” “存儲在 MOST 光異構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(shí)發(fā)電和分子太陽(yáng)能熱能存儲的混合太陽(yáng)能裝置》一文中，研究小組解釋說(shuō)，他們測試了基于三種降冰片二烯四環(huán)烷(NBD-QC)的MOST系統的三種不同配置分子)稱(chēng)為 NBD1、NBD2 和 NBD3。每個(gè)分子具有不同的光物理特性。
經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗測試，研究人員發(fā)現，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(jìn)行測試，該太陽(yáng)能電池的光電轉換效率達到了 12.6%，科學(xué)家稱(chēng)這比沒(méi)有 MOST 系統的參考太陽(yáng)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混合光伏系統能夠以14.9%的太陽(yáng)能利用效率和2.3%的太陽(yáng)能存儲效率運行。研究小組強調：“組合式 MOST-PV 系統展示了在不同時(shí)期(從日常到季節周期)產(chǎn)生更穩定電力的能力。” “理論上，該系統可以設置為全天循環(huán)不同的材料，以?xún)?yōu)化效率。”
展望未來(lái)，科學(xué)家們表示，他們將致力于使用高效催化劑進(jìn)行小規模和大規模的循環(huán)測試，并開(kāi)發(fā)更多的紅移 NBD 候選材料，以使存儲效率更接近系統的理論極限。他們總結道：“此外，探索混合技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟權衡至關(guān)重要，例如平衡 MOST 系統和光伏電池之間的效率并考慮熱效應。”
