【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】能源轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)碳中和的主要路徑，以清潔的可持續(xù)能源替代化石能源發(fā)電是最有效措施之一。太陽(6000 K)和太空(3 K)相對地球是取之不盡、用之不竭的巨大熱源和冷源。針對太陽能，科學(xué)家開發(fā)出光伏、光熱發(fā)電等技術(shù)。光伏發(fā)電由于成本低、布置簡單等優(yōu)點，成為太陽能發(fā)電市場的主力。而傳統(tǒng)光伏電池只能利用與其帶隙能匹配的小部分太陽光譜能，大部分光譜能以熱能形式損失掉。這些損失掉的能量使光伏電池溫度大幅增加，降低了光伏效率，并大幅減少電池的使用壽命。因此，如何提升光伏電池全光譜利用效率和對電池進(jìn)行有效的熱管理，成為制約光伏領(lǐng)域發(fā)展的瓶頸。
 

　　近些年發(fā)展的利用大氣窗口向太空散發(fā)熱量的日間輻射冷卻技術(shù)為光伏電池?zé)峁芾硖峁┝诵峦緩?。研究人員采用多節(jié)電池及聚光分光譜技術(shù)，一方面改進(jìn)光譜與帶隙能的匹配性以減小電池?zé)峄瘬p失，另一方面將分離的光譜能通過熱電材料加以利用，提高全光譜的利用效率。新型的熱管理技術(shù)降低光伏電池溫度，并為熱電材料提供低于環(huán)境溫度的冷端溫度。該技術(shù)可以高效開發(fā)來自太陽和太空的清潔電力，理論上不會產(chǎn)生任何排放并且不需要額外能量輸入。該技術(shù)在低聚光比條件下可以達(dá)到高聚光比條件下傳統(tǒng)光伏電池的發(fā)電效率，且能夠24小時運(yùn)行并實現(xiàn)夜間0.4%的等效發(fā)電效率(基于AM1.5太陽輻照度)，頗具潛力。
 

　　相關(guān)研究成果以中國科學(xué)院工程熱物理研究所為第一單位，發(fā)表在Advanced Science上。研究工作得到歐盟地平線2020科技創(chuàng)新計劃專項行動、南京未來能源系統(tǒng)研究院、英國帝國理工大學(xué)的支持。
 

工程熱物理所在集成先進(jìn)熱管理的零排放太陽能分光譜發(fā)電技術(shù)研究中獲進(jìn)展