对于高效太阳能电池，只需利用“宇宙的冷”

现在看起来还不算很多，但是斯坦福大学的胶合板和聚酯薄膜实验太阳能电池设备可以为采用新的低成本方法提高太阳能电池效率铺平道路。诀窍是防止太阳能电池发热时导致效率损失。正如研究小组在诗意上所描述的那样，该解决方案是增加一层材料，使细胞能够进入“宇宙的寒冷”。

冷却热的太阳能电池

基本问题是太阳能电池具有两种功能。它们吸收光子来发电，并且还保留热量。这两个功能中只有一个是可取的。

正如新的斯坦福大学太阳能电池研究的摘要所描述的那样，太阳能电池面向天空的位置确实提供了一条出路：

因为太阳能吸收器必然面向天空，所以它自然也具有辐射辐射进入宇宙的寒冷的通道。因此，在这些应用中，直接使用天空作为散热器同时保持太阳吸收性能将非常有吸引力。

斯坦福大学的研究小组将原型模型拼凑起来，证明您可以设计出保护性的透明层或“黑体”，从而使太阳能电池有效发挥功能，同时将多余的热量汇入到宇宙的巨大汇中。

斯坦福大学的研究小组将黑体基于由二氧化硅光子晶体制成的原子薄晶圆（二氧化硅是石英的奇特代表）。如果您拥有合适的设备，您可以自己动手做同样的事情。为了加工晶体，研究人员在其中蚀刻了大约10微米的深度的孔，将孔略微变细以充当漏斗，结果是：

当放置在阳光下的硅吸收器上时，这种黑体可以保留甚至略微增强太阳光的吸收，但是由于辐射冷却，其下层硅吸收器的温度降低了多达13°C。

在下图中，斯坦福徽标实际上是在光子晶体下面，因此，是的，当斯坦福德说明显可见时，它们表示明显透明。

图像（A）显示了校园屋顶上的两个实验设备。对于他们的实验，该团队部署了“模拟”太阳能电池，而不是使用实际的太阳能电池，该太阳能电池旨在吸收太阳能而无需发电（下一步将是测试太阳能电池上的二氧化硅层）。

这两个设备中的四个点是太阳能吸收器。从左向右移动，第一个点是具有二氧化硅层但没有黑体的吸收体，第二个点是具有二氧化硅光子晶体黑体的吸收体。第三点和第四点是用于比较的普通吸收体。

图像（C）和（D）来自扫描电子显微镜，显示了二氧化硅光子晶体的结构。

太阳能电池效率：让我们听听1％

这项研究将于6月在加利福尼亚州圣何塞举行的激光与光电会议上正式发表，题目为“使用透明光子晶体热黑体对太阳能吸收器进行辐射冷却”，作者是Aaswath P. Raman的Linxiao Zhu和范善辉

同时，光学学会的人们以简单的语言简要介绍了新设备在太阳能电池效率方面的表现：

由于热量使太阳能电池的效率降低，研究人员预测，其冷却层可以帮助太阳能电池将多出约1％的阳光转化为电能，这是相对简单的附加方法的一大推动力。

好的，一开始的改善幅度听起来并不令人印象深刻，但是在太阳能研究和太阳能电池效率的背景下，这是向前迈出的一大步，进步只有百分之几。

此外，研究小组预计，冷却效果将防止降解并帮助太阳能电池寿命更长，这将有助于降低太阳能的生命周期和最低成本。这很重要，因为“软成本”仍占太阳能总成本的很大一部分。太阳能电池效率的进步很重要，但是其他因素也导致了太阳能价格的急剧下降。

但是为什么要停在太阳能电池上呢？该团队预计，其微调的二氧化硅层还可通过转移汽车，建筑物和其他表面的多余热量来节省能源。

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图片：通过美国国家卫生研究院（PubMed.gov）进行。