美國密西根理工大學(Michigan Technological University)的研究人員以及加拿大皇后大學(Queen’s University)的一支研究團隊最近發(fā)現(xiàn)一種可在太陽能電池板上聚集更多陽光的方法，據(jù)稱可使其提升30%或更高的轉(zhuǎn)換效率。

　　這項研究發(fā)表于電機電子工程師學會(IEEE)所屬的《太陽光電》(Photovoltaics)期刊。

　　“我們正致力于從系統(tǒng)的角度來看這項研究，”密西根理工大學材料科學與工程系以及電子與電腦工程系副教授Joshua Pearce表示，這項研究著重于整體系統(tǒng)而不只是個別的太陽能板，主要的原因在于目前在地面上安裝的太陽能板陣列“太浪費空間了！”

　　安裝在大型太陽能發(fā)電廠的標志性太陽能板之間總會間隔開來，以避免彼此遮蔽。當陽光照射在太陽光電系統(tǒng)時，輸送電力到電網(wǎng)中，而當光線落在太陽能板排與排之間的地上時，當然也損失了大量的潛在能源。解決之道相當簡單，Pearce說：“用反射器填滿排與排之間的空間，讓陽光反彈回太陽能板上?！?/p>

　　然而，這種反射器或平面集中器目前并未被廣泛使用。

　　“太陽能板通常保固使用20至30年，”Pearce解釋，這種保固通常只保證某些特定情況?！耙虼耍绻隳苡梅瓷淦髯屘柲馨寰奂嚓柟?，就能夠取得較好的溫度擺動以及不均勻的照明，但簡單的反射器鏡面可能會對于這種效果產(chǎn)生錯誤預測。

　　對于太陽能電場業(yè)者來說，由于潛在熱點的不確定性，目前利用反射器的效果不佳。Pearce以及其他研究人員發(fā)現(xiàn)了一種利用雙向反射(BDRF) 功能進行預測的方法。

　　BDRF經(jīng)常被用于電影和視訊游戲中，創(chuàng)造出更多逼真的電腦產(chǎn)生影像(CGI)人物與場景。BDRF程式可描述光線如何在不規(guī)則的表面上反彈，以及預測光線如何散射，從而創(chuàng)造出間接的光照與陰影。

　　Pearce與其他研究人員為其太陽能板研究建立了一個BDRF模型，可預測反射器能反彈多少陽光量，以及反彈至太陽能板陣列的哪一個位置后發(fā)光。

　　太陽能板上的熱輻射讀數(shù)讓研究人員更能掌握如何提高太陽能系統(tǒng)聚光效率

　　“即使看起來就像完美的鏡子一樣，但真正的表面并不一定如此，” Pearce解釋，“因此，我們將BDRF模型應用在這些材料上，讓它散射光線?！?/p>

　　在展示這些反射器如何散射光線后，研究人員開始嘗試使用反射器與太陽能板。結(jié)果成效比預期的更好，這些反射器大幅提高了太陽能系統(tǒng)的輸出效率。

　　“在這背后的數(shù)學十分復雜，”Pearce解釋，研究團隊希望“驗證這些可預測的模型，使太陽能產(chǎn)業(yè)可以開始利用我們的公式來設計出更好的太陽能電場?！?/p>

　　該研究團隊并在加拿大安大略省京士頓(Kingston, Ontario)的太陽能戶外測試場(Open Solar Outdoors Testing Field)實地測試這個模型。結(jié)果顯示可在其他人預測有問題的太陽能板上照射更多陽光。

　　采用標準太陽能板，在最佳角度不傾斜時可增加約45%的效率。即使是最角度傾斜的太陽能板也能提高約18%的效率。此外，這項模擬也顯示以最佳反射器能夠達到30%或更好的輸出效率。

　　“我們花費了大量的心血、汗水和淚水，期望能使得太陽能板盡可能達到最高效率，”Pearce說：“我們?nèi)绱说匦量嘌芯?，也只能在模組上提高幾個百分點；而在系統(tǒng)級卻輕輕松松地實現(xiàn)了兩位數(shù)的回報?！?/p>

　　透過這項研究成果，在系統(tǒng)級如此大幅地提升聚光效率，可望應用于改變太陽能板的安裝方式，同時，還能提高經(jīng)濟效益與投資報酬率，甚至還可能大幅改造現(xiàn)有的太陽能電場。

　　Pearce強調(diào)：“我們目前的主要目標在于為太陽能電場開發(fā)人員提供所需的資料，讓他們能用于修改其太陽能場的配置，以及提高輸出效率與營收達三分之?！?/p>