太陽(yáng)能光伏電池典型的在電光轉(zhuǎn)換效率20%下工作,而美國(guó)斯坦福大學(xué)(Stanford University)于不久前宣布,開發(fā)的新系統(tǒng)通過將太陽(yáng)光輻射的光和熱組合在一起,可望使電光轉(zhuǎn)換效率達(dá)到60%。
標(biāo)準(zhǔn)的硅太陽(yáng)能電池有二方面限制,它們僅吸收部分光譜,而將其余的作為熱量反射,并且,隨著溫度的上升而使其效率下降。相對(duì)比較,新系統(tǒng)將采用太陽(yáng)能聚集器如拋物線蹀在高達(dá)800°C溫度下可工作得更好。該大學(xué)已從標(biāo)準(zhǔn)的光伏進(jìn)入不同的物理過程。
斯坦福大學(xué)的系統(tǒng)為由真空隔開的二個(gè)電極組成的太陽(yáng)能電池。關(guān)鍵元件是陰極,陰極由在半導(dǎo)體上涂復(fù)了銫的單層組成。光子和熱量會(huì)促進(jìn)電子從陰極上釋放,研究人員稱這一過程為光子增強(qiáng)的熱離子釋放(PETE)。
研究人員已在實(shí)驗(yàn)室在高達(dá)400°C下,采用涂復(fù)銫的氮化鎵(GaN)試驗(yàn)了這一概念。選用GaN用于試驗(yàn),是因?yàn)樗鼛в袖C,熱穩(wěn)定性好。雖然在能源轉(zhuǎn)化方面,它是一種劣質(zhì)材科,電子釋放效率僅達(dá)到0.1%,但驗(yàn)證表明,重要的是可同時(shí)捕集光和熱,并使該過程因提高了溫度而得以改進(jìn)。現(xiàn)在的工作是采用更常用的太陽(yáng)能電池材料,如砷化鎵和硅,挑戰(zhàn)是帶有銫則熱穩(wěn)定性較差。