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新材料增強太陽能電池板的功率和使用壽命

文章來源：新能源網更新時間：2025-06-11 15:48:18

由沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）領導的國際研究團隊開發出一種新型丙烯酸酯基復合材料，可提高太陽能電池的性能。在沙特阿拉伯運行的太陽能電池上應用該材料數周后，其功率輸出和使用壽命顯著提高，同時降低了電池的耗電量。該研究成果發表在《材料科學與工程：R》雜志上。

涂有新型復合材料的面板在夜間吸收水分，并在白天釋放水分，實現被動降溫。圖片來源：Heno Hwang（阿卜杜拉國王科技大學）

太陽能是全球綠色經濟的重點發展領域，太陽能電池占可再生能源裝機容量的四分之三以上。然而，提供可靠且持久的太陽能電力面臨著巨大的挑戰。

商用太陽能電池板僅能將約20%的陽光轉化為電能，其余部分則以熱能形式被吸收或反射。這些熱量會降低太陽能電池板的性能，縮短其使用壽命，導致電池板提前更換。因此，冷卻至關重要，但風扇和泵等傳統系統需要電力。被動冷卻提供了一種不消耗能源的替代方案。

“我們專注于研究能夠實現被動冷卻的材料。這些材料很薄，可以放置在需要冷卻才能運行的各種系統上，例如溫室和太陽能電池，而不會影響性能。”領導這項研究的KAUST教授Qiaoqiang Gan說道。

在這項由阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）可再生能源與儲能技術卓越中心開展的新研究中，甘教授及其同事開發了一種由氯化鋰和聚丙烯酸鈉制成的吸濕復合材料。這種材料在夜間吸收空氣中的水分，并在白天釋放。聚丙烯酸酯是一種廉價的聚合物，與其他用于冷卻的吸濕材料不同，其制造過程不需要有害化學品或專用試劑。這使得這種復合材料更具成本效益。

在沙特沙漠運行數周后，粘貼了這種材料的太陽能電池比未粘貼的太陽能電池溫度降低了9.4攝氏度。此外，它們的功率輸出提高了12%以上，使用壽命延長了200%以上，同時發電成本降低了近20%。

除了沙特阿拉伯之外，美國本土一些最涼爽的地區也在降雨條件下進行了實驗，以證明被動冷卻技術在任何環境下都有效。

甘在阿卜杜拉國王科技大學教授斯特凡·德沃爾夫提供的太陽能電池上測試了這種復合材料，斯特凡·德沃爾夫的研究團隊通過定制設計多次創下太陽能電池性能的世界紀錄。

“這項工作是阿卜杜拉國王科技大學 (KAUST) 不同專業領域融合的絕佳范例。我們在多種環境下對性能卓越的太陽能電池進行了新的冷卻技術測試，并在每種情況下都取得了優異的效果。”德沃爾夫說道。

編譯自/ScitechDaily

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