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标题:日本剪纸“网”技术使太阳能电池集光能力提高3成-只是拉开了,2次元变为3次元

  • 潘琳 登山者
  • 加入时间:2015-10-08 积分:3730

本文于 2015-12-01 16:51 提交 | 评分:10 | 已有 934 人浏览

在平坦的薄膜太阳能电池中划上刀口,结合太阳的运动拉伸,表面形成容易接受太阳光的角度,可以达到最大集光效率。(照片由亚伦·拉莫洛克斯提供,密歇根大学)

    最前端的太阳能电池板的理念由两件工具实现,纸和剪刀。

    从日本的剪纸得到启发的美国密歇根大学的研究人员开发出了同(日本)七夕节(Tanabata,译者注)装饰的“网”一样扩展的太阳能电池。结合太阳的运动拉伸太阳能电池,表面形成容易接受太阳光的角度,能够拥有很好的集光效率。关于这个想法的详细论文刊登在了9月8日的《自然·通讯》(Nature Communications)杂志上。

    由于太阳的位置时刻在变化,而太阳能电池板自身基本是不动的,因此,只要不安装在自动追踪太阳的电池架上,就不能始终以最佳角度接收太阳光。这是关于太阳能电池的根本问题。论文的共同作者、密歇根大学的工程师Max Shtein指出:“自动跟踪系统价格高昂,不能在屋顶上安装。”他同艺术家Matt Shlian协作,做出了这次设计。

    剪纸式太阳能电池是在柔软的砷化镓薄膜上划上划痕制成的。拉伸这种太阳能电池,表面会形成小的倾斜,能够在120°范围内追踪太阳的运动。为了能更高效率利用太阳光,在更多场合应用,至今已提出了许多想法。Shtein的剪纸式太阳能电池同作为窗户使用的透明太阳能电池、在哪儿都能贴的太阳能电池相提并论,是划时代的想法。

    Shtein说,有划痕的薄膜比传统的太阳能电池多集中30%的太阳能,而代价是太阳能电池板的尺寸约是传统的2倍。“由于要拉伸电池板,需要有拉伸的空间。”

    艺术家Shlian以制作复杂剪纸作品而闻名。这次的设计相对简单,有什么理由呢?

      Shtein说:“尝试了各种各样的切法,结果是这种简单的图形是最好的。拉开后形成的格子会产生阴影,而这种切法不容易产生阴影。”

“巧妙”“最奇妙”

    虽说如此,剪纸式太阳能电池板的外观与传统的不无二至。伸缩部分就像三明治的夹层,夹在2块电池板之间。

    美国国立可再生能源研究所对太阳能电池板的设计和效率进行了评价。科学家Keith Emery评价说,这个理念是“异国”的、“巧妙”、“最奇妙”。

    Emery在密歇根大学的论文还在概念实证阶段、剪纸式太阳能电池还在研究室外运行运行时说:“不得不跨越未解决的问题,以及产生的问题的领域。”比如,这种材料能否经受住持续伸缩?在极端高温和低温情况下如何?活动太阳能电池必要的硬件和能量怎么办?

    Emery就剪纸式运动太阳能电池的机构在野外能否使用25年(一般来说,太阳能电池板的寿命是25年,故周边设备也按25年寿命考虑,译者注)持疑问态度。

    Shtein自己表示:“拉动太阳能电池板所需的能量非常小,不需要大的电机,为实现实用化有必要进行进一步的研究。”他说,这次使用的太阳能电池板有纸币一半大小,下回考虑用更大的装置验证。

    剪纸式太阳能电池的想法,可能能够提升长期应用在屋顶上的太阳能电池的效率,而Shtein考虑首先实现航空宇宙用小型太阳能电池。能在人工卫星等移动的装置上使用是非常重要的。

    轻这一点上也使剪纸式太阳能电池板在空中使用成为可能。第一步是证明这个想法是否可行,Shtein计划推进进一步的研究,并确信能够成功。

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英文原文:Kirigami Paper-Cutting Art Inspires a Wild Solar Energy Idea

http://news.nationalgeographic.com/energy/2015/09/150908-kirigami-paper-cutting-art-inspires-solar-energy/

 

 

 

 

 

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评论

回复 支持(2) 反对(0)林敏 发表于 2015-12-06 15:48 
太陽の位置は刻々と変わっていくのに、太陽電池パネル自体は基本的に動かないため、自動的に太陽を追尾する架台の上に載せないかぎり、常に最適な角度で太陽光を受けられない。太阳的位置时刻变化,由于太阳能电池板自身基本是不动的,在不安装在自动追踪太阳的电池架上的话,通常不会在最佳角度接收太阳光。——译句没有把逻辑关系理清。试译:由于太阳的位置时刻在变化,而太阳能电池板自身基本是不动的,因此,只要不安装在自动追踪太阳的电池架上,就不能始终以最佳角度接收太阳光。
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