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单面太阳能电池板即将过时！科学家提出新的热力公式 双面电池板才是王道
2019-12-19 18:30:25 来源：前瞻网 阅读量：2.85万
当前大多数的太阳能电池板吸收阳光，并将其转化为电能，起作用的只有面对天空的那一面。如果太阳能电池板面朝下，也就是不被太阳照射的暗面也能转换从地面反射的阳光，就能产生更多的电能。
双面太阳能电池已经使太阳能板可以垂直放置在地面或屋顶上，甚至水平放置在加油站的顶棚上，但目前还不清楚这些太阳能板最终能产生多少电能，也不知道它们能节省多少钱。
一个新的热力学公式表明，考虑到不同的地形，如草地、沙地、混凝土和泥土，双面太阳能电池板比今天单面太阳能电池板产生的太阳能平均多15%到20%。
这个公式由普渡大学的两位物理学家提出，可以在几分钟内计算出双面太阳能电池在各种环境下(根据热力学极限的定义)能产生的最多电能。
这个公式只包含一个简单的三角关系，但要将极其复杂的物理问题提炼成这个优雅简单的公式，需要多年的建模和研究。这个三角关系将帮助企业在投资下一代太阳能电池时做出更好的决定，并找出如何将它们设计得更有效率。
论文发表在《美国国家科学院学报》上，作者为Alam和Ryyan Khan，现在孟加拉国东西大学担任助理教授。论文中也显示了如何使用公式计算太阳能电池在过去50年发展中的热力学限制。这些结果可以推广到未来20到30年可开发的技术上。
希望这些计算能够帮助太阳能发电厂充分利用双面电池的优势。
“用了将近50年的时间，单面电池板才以一种经济有效的方式出现在该领域。”Alam说。“这项技术非常成功，但我们现在知道，我们无法再显著提高它们的效率或降低成本。我们的公式将在更短的时间内指导和加速双面电池板技术的发展。”
这篇论文或许及时解决了能源问题：专家估计，到2030年，双面太阳能电池将占全球太阳能电池板市场份额的近一半。
阿拉姆的方法被称为“肖克利-奎塞尔三角形”，因为它建立在研究人员威廉·肖克利和汉斯-约阿希姆·奎塞尔对单面太阳能电池最大理论效率的预测之上。
该公式表明，双面太阳能电池的效率增益随着表面反射光的增加而增加。例如，与有植被的表面相比，从混凝土反射回来的光可以转化更多的能量。
研究人员利用这一公式，为农田上和人口稠密城市中建筑物的窗户推荐更好的双面电池板设计。透明的双面太阳能板让太阳能在农田里产生，而不会产生影响农作物生产的阴影。与此同时，为建筑设计双层窗户将有助于城市使用更多的可再生能源。
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