串聯(lián)電池刷新電池記錄

用砷化鎵（GaAs）和磷化鎵銦（GaInP）制造的太陽能電池，長期以來獲得了任何技術(shù)中最高的轉(zhuǎn)換效率，盡管這些材料和處理它們的技術(shù)的高成本使進展主要局限于實驗室，除了在無人機上的一些利基應(yīng)用外，一般只有在衛(wèi)星和航天器方面使用此技術(shù)。

美國國家可再生能源實驗室（NREL）在這一領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先地位。該公司與另一家著名的太陽能光伏研究機構(gòu)新南威爾士大學(xué)（UniversityofNewSouthWales）的最新合作，創(chuàng)造了串聯(lián)太陽能電池的新效率紀錄，并展示了一種極具前景的太陽能電池設(shè)計新方法。

記錄單元由磷化銦鎵（InGaP）頂層和砷化鎵底層組成。由于電池設(shè)計上的一些新創(chuàng)新，電池的效率達到了32.9%。NREL的研究人員解釋說：“電池設(shè)計的關(guān)鍵是由一系列150多層的交替半導(dǎo)體組成的超薄層，這些半導(dǎo)體在電池底部的吸收體中形成量子阱，使其能夠從太陽光譜的關(guān)鍵范圍內(nèi)捕獲能量。”

這種交替結(jié)構(gòu)使研究小組能夠利用量子阱，這種結(jié)構(gòu)有助于在材料中捕獲電荷，并將更廣泛的光譜轉(zhuǎn)化為電能。本文描述了GaAs和GaInP/GaAs太陽電池的應(yīng)變平衡GaInAs/GaAsP量子阱，發(fā)表在《先進能源材料》上

應(yīng)變平衡法

該小組指出，他們在這里的工作是這一方法的第一個重大成就，克服生長如此之多的超薄層的復(fù)雜性方面的挑戰(zhàn)，可以在未來進一步創(chuàng)造效率記錄。

然而，制造電池所用的材料和復(fù)雜的工藝意味著，在可預(yù)見的未來，具有成本效益的生產(chǎn)可能仍然是一個挑戰(zhàn)。NREL團隊的高級科學(xué)家邁爾斯·施泰納（MylesSteiner）說：“這項工作將為一個太陽應(yīng)用帶來更高效率的太陽能電池，這可能是這些電池廣泛采用的重要推動力。現(xiàn)在，未來的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)是如何以具有成本競爭力的方式制造這些電池。”

太陽能電池面板溫度預(yù)測模型

來自土耳其中東技術(shù)大學(xué)（METU）太陽能研究與應(yīng)用中心（CenterforSolarEnergyResearchandApplications）和美國德州農(nóng)工大學(xué)（TexasA&MUniversity）的研究人員提出了一種瞬態(tài)熱模型，根據(jù)每小時的氣象數(shù)據(jù)、組件參數(shù)和位置信息預(yù)測光伏組件溫度。

在發(fā)表在《熱工案例研究》上的光伏組件性能動態(tài)熱模擬和熱容量對組件溫度的影響這篇論文中，提出的方法還包括光伏組件的熱容，這通常不是由制造商提供的，作為溫度預(yù)測的參數(shù)。熱容是指將一種物質(zhì)的質(zhì)量溫度升高一攝氏度所需的熱量。

研究人員根據(jù)一系列熱容值進行了敏感性分析，以評估溫度變化對夏季炎熱干燥的半干旱大陸性氣候下光伏組件性能的影響。6月，該方法在METU的室外模塊測試平臺上進行了為期5天的測試。氣象數(shù)據(jù)還包括風速和風向。

學(xué)者們解釋說：“熱模型在陰天表現(xiàn)更好，偏差較小。最明顯的偏差出現(xiàn)在晴天的中午。”

他們的計算表明，白天模塊溫度估計值的平均值為2.61攝氏度，而在夜間，這個值下降到0.90攝氏度，使得溫度預(yù)測更加準確。模型還被發(fā)現(xiàn)低估了模塊溫度，平均偏差誤差（MBE）在白天約為1.64攝氏度。

MAE定義了一組預(yù)測中誤差的平均大小，而不考慮它們的方向，而MBE則捕捉預(yù)測中的平均偏差。“結(jié)果表明，由于組件溫度偏差較低，因此產(chǎn)量預(yù)測在陰天更好，”研究小組說。“該模型高估了電力輸出，MAE和MBE分別為3.43和3.35w/m2。”

專家組還確定，熱容值對分析結(jié)果的影響可以忽略不計。“因此，可以得出結(jié)論，對于半干旱氣候條件下光伏組件的每小時性能分析，不需要瞬態(tài)分析；穩(wěn)態(tài)熱模擬將給出令人滿意的結(jié)果，”他們總結(jié)道。