衍射光学元件提高太阳能电池效率50% - Physics版

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Physics版 - 衍射光学元件提高太阳能电池效率50%

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http://www.edphoton.com/Diffractive%20optics%20increases%20sola
衍射光学元件提高太阳能电池效率50%
在太阳能电池面板表面的玻璃上集成一层衍射结构，就可以将太阳能电池的效率提
高50%。2014年6月9日，《光伏进展》（Progress in Photovoltaics)发表了美国犹他
大学，美国国家可再生能源实验室和美国麻省理工学院的科研人员的研究成果。
“目前，高效率的太阳能电池非常昂贵，因为他们必须在复杂的环境下精心制造，
只能在诸如火星车等太空或国防领域才合算。”犹他大学电气与计算机工程的助理教授
Rajesh Menon说，“我们设计了一种非常廉价的光学元件。他可以集成到太阳能面板表
面的玻璃，从而将太阳光分解成多种颜色。”
“火星车里的太阳能电池的效率非常高，但是因为其成本高昂不能广泛应用于屋
顶。 ”Menon说，“我们已经设计出衍射光学元件，但是目前将它集成到商业光伏产品
中还很困难，因为很少有制造商能够处理所需的多种材料，这是下一个挑战。”
太阳能电池的性能和它将太阳光转化成电的效率直接相关。太阳能电池的原理
是，电池表面的材料层吸收太阳光发出的光束中的光子，产生电荷从而形成电流。但是
，太阳光包括从紫外到可见光到红外的不同波长。不同波长的光由不同能量的光子组成
。传统的太阳能电池仅能高效率地吸收一个窄带波长的光。其他波长的能量根本不能被
吸收，或者被转化成热能而不是电能。因此，太阳能电池效率的理论极限是33.5%，这
被称为Shockley-Queissner极限。
实际上，这种多色薄层的衍射光学元件也可以用在手机上以产生更节能更明亮
的LCD显示屏，或用于低照明环境下的彩色摄影和摄像。

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