科學(xué)家3D打印光集中器提升太陽(yáng)能電池效率
魔猴君 科技前沿 3534天前
近日，來(lái)自荷蘭烏得勒支（Utrecht）大學(xué)的物理學(xué)家開(kāi)發(fā)了出一種非常有趣的3D打印應(yīng)用裝置，該裝置有可能徹底改變環(huán)保能源的應(yīng)用現(xiàn)狀。科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)和3D打印了一種光集中器，它的作用就像捕獲陽(yáng)光的陷阱一樣，使太陽(yáng)能電池吸收盡可能多的太陽(yáng)光并優(yōu)化它的輸出。相應(yīng)地，這將降低太陽(yáng)能的成本。
當(dāng)然，我們已經(jīng)知道，3D打印機(jī)非常適合制作太陽(yáng)能電池板的定制容器。不過(guò)在這個(gè)由博士生Lourens van Dijk領(lǐng)導(dǎo)的研究項(xiàng)目中這樣裝置真的可以使太陽(yáng)能電池板的效率更高。正如他在其論文《3D打印集中器陣列用以捕獲薄膜太陽(yáng)能電池上的外部光（D-printed concentrator arrays for external light trapping on thin film solar cells）》的摘要中所說(shuō)，其3D打印設(shè)計(jì)可用于當(dāng)前已經(jīng)被商用的幾乎所有太陽(yáng)能電池上?！澳壳斑@一裝置已經(jīng)在小型太陽(yáng)能電池上得到了驗(yàn)證，我們現(xiàn)在正在考慮它在大型太陽(yáng)能電池板上的應(yīng)用?！眝an Dijk寫(xiě)道。
其實(shí)這種光收集器本質(zhì)上是一個(gè)拋物面，這個(gè)拋物面能夠?qū)⒐饩€重新投向太陽(yáng)能電池。而據(jù)天工社了解，一般來(lái)說(shuō)，一塊普通的太陽(yáng)能電池會(huì)把所有光線的20%反射出去?！斑@些拋物面能夠通過(guò)反射幫助太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)更高的吸收、提高能源的轉(zhuǎn)換效率。 我們使用3D打印技術(shù)制造出了方形、六邊形和圓形復(fù)合的外部光線收集器，以測(cè)試其是否適合集中陣列。這個(gè)3D打印收集器被放置在有機(jī)太陽(yáng)能電池的頂部，并顯著提高該電池的外部量子效率?！彼麑?xiě)道。
（3D打印的2*2方形陣列集中器）
這個(gè)有趣的構(gòu)造基本上使van Dijk能夠捕獲電池接觸到的所有陽(yáng)光。van Dijk估計(jì)在使用了這些3D打印的集中器之后，能量輸出增加了大約12%，盡管這取決于所用的太陽(yáng)能電池類(lèi)型和光的類(lèi)型。并且同樣有利的是，這意味著太陽(yáng)能電池可以變得更便宜和更薄，同時(shí)還能提高其工作效率。
或許您會(huì)有疑問(wèn)，如此簡(jiǎn)單的解決方案難道以前沒(méi)有人想到過(guò)嗎？實(shí)際上還真有人提出過(guò)類(lèi)似的設(shè)計(jì)，但由于鏡面設(shè)計(jì)的問(wèn)題，這種概念的實(shí)現(xiàn)比它聽(tīng)起來(lái)更難。幸好3D打印成了一個(gè)完美的解決方案_——3D打印的收集器在優(yōu)化過(guò)其反射特性之后，再涂上一層銀。Van Dijk與荷蘭國(guó)家原子分子研究所 (AMOLF)和Solliance（一個(gè)太陽(yáng)能技術(shù)研發(fā)聯(lián)盟）的科學(xué)家們進(jìn)行了廣泛的合作來(lái)達(dá)到這種效果。（文章來(lái)源：模型庫(kù)網(wǎng)）
本文提到的3D打印材料簡(jiǎn)介
適合做戒指、掛墜、耳環(huán)等首飾，獎(jiǎng)?wù)?、紀(jì)念幣或者對(duì)導(dǎo)電性要求高的工業(yè)零件。35元/克為小件（如首飾）的名義價(jià)格，如果制作零件較大，價(jià)格會(huì)顯著下降。
