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全息圖如何提高太陽能產(chǎn)量

新開發(fā)的全息集光器提高了太陽能電池板的效率，一年內(nèi)能量轉(zhuǎn)換增加約 5%

全息集光器將太陽光的顏色分開并將它們引導至太陽能電池。

可從陽光中獲得的能量是滿足世界能源需求所需能量的 10,000 倍。陽光有兩個主要特性，可用于可再生能源系統(tǒng)的設(shè)計。第一個是落在固定區(qū)域（例如地面或人的屋頂）上的電量。這個數(shù)量隨著一天中的時間和季節(jié)而變化。第二個屬性是陽光的顏色或光譜。

捕獲太陽能的一種方法是使用太陽能電池，將陽光直接轉(zhuǎn)化為電能。在人們放置在屋頂上的太陽能模塊中，許多電池組裝在一塊剛性面板上，相互連接、密封并覆蓋有保護玻璃。當某些顏色的陽光照射在太陽能電池上并且整個區(qū)域都被光電池覆蓋時，太陽能電池的效果最佳。然而，需要一些面板區(qū)域來連接電池，并且太陽能電池的形狀可能不允許所有剩余的面板區(qū)域收集陽光。這些影響使太陽能電池板的效率低于應(yīng)有的效率。在太陽能電池板上捕獲盡可能多的陽光對于有效利用太陽能至關(guān)重要。

亞利桑那大學的研究人員最近開發(fā)了一種創(chuàng)新技術(shù)來捕獲照亮太陽能電池板的未使用太陽能。正如《能源光子學雜志》 (JPE)所報道的那樣，他們創(chuàng)造了可以輕松插入太陽能電池板封裝的特殊全息圖。每個全息圖將陽光的顏色分開，并將它們引導到太陽能電池板內(nèi)的太陽能電池上。這種方法可以將太陽能電池板在一年內(nèi)轉(zhuǎn)換的太陽能量增加約 5%。這將降低為家庭、城市或國家供電所需的太陽能電池板的成本和數(shù)量。

該研究得到了QESST 工程研究中心的支持，該中心由美國國家科學基金會和美國能源部贊助，旨在應(yīng)對轉(zhuǎn)變發(fā)電方式以可持續(xù)滿足不斷增長的能源需求的挑戰(zhàn)。

低成本、可持續(xù)的設(shè)計 全息集光器的光學元件對稱地位于光伏模塊的中心，以獲得最大的有效集光。

由博士生趙建波設(shè)計，在電氣和計算機工程與光學科學教授 Raymond K. Kostuk 的監(jiān)督下，與博士生 Benjamin Chrysler 合作設(shè)計，全息光收集器結(jié)合了低成本的全息光學元件和擴散器。光學元件對稱地位于光伏模塊的中心，以獲得最大的有效光收集。

該團隊計算了亞利桑那州圖森市的年度能源產(chǎn)量提高，并提出了一種可重復的方法來評估全息集光器的集電效率與一天中不同時間、不同季節(jié)和不同地理區(qū)域的太陽角度的函數(shù)關(guān)系。地點。

根據(jù)科羅拉多大學博爾德分校的 JPE 主編 Sean Shaheen 的說法，收集器和相關(guān)方法特別值得注意，因為它們成本低、可擴展且具有影響力：“太陽能的年產(chǎn)量提高了約 5%由這種技術(shù)實現(xiàn)的，即使擴展到全球安裝的 100 吉瓦光伏的一小部分，也可能產(chǎn)生很大的影響。Kostuk 教授的團隊已經(jīng)展示了他們的全息方法，這種方法使用基于明膠的低成本材料，這種材料很容易大規(guī)模制造數(shù)量。雖然明膠通常來自動物膠原蛋白，但實驗室衍生版本的進步使得合成替代品有可能被大規(guī)模使用。” 

原標題：全息圖如何提高太陽能產(chǎn)量