光纤细长状太阳能电池效率达平板电池的6倍

光纤细长状太阳能电池效率达平板电池的6倍

2009年12月2日8:38:00

美国乔治亚理工学院(Georgia Tech)的研究人员开发了一种新技术，能将光纤变成细长状太阳能电池。

透过将染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell)与光纤电缆的外壳结合，乔治亚理工学院的研究人员展示了一种纤细、软性的太阳能电池，且其效率据说可达采用同样材料的平板太阳能电池之六倍。

“我们将这种光纤的末端直接面对太阳。”乔治亚理工学院教授Zhong Lin Wang(王中林)表示：“在该光纤的旁边置放一个与外部负载(external load)连结的电极，就能收集所产生的电荷。”Wang是与该校研究人员Benjamin Weintraub与Yaguang Wei共同完成该研究。

乔治亚理工学院教授Zhong Lin Wang展示光纤电缆材料制成的太阳能电池

染料敏化太阳能电池是在1990年代发明，是薄膜状的太阳能发电方案；不同于硅晶太阳能电池应用昂贵的半导体材料来发电，染料敏化太阳能电池是在周围环绕金属薄膜的电解质中，在氧化锌纳米线(nanowires)上使用廉价的染料分子(dye molecules)薄膜。当太阳光线照射在染料分子细胞上，它们会射出电子到金属薄膜，并传输到外部电极。

传统太阳能板的一个问题，是入射的光子很少有机会能在退化成热之前，于薄板中激发电子；但相反的，光纤能让光子有更多的机会与活性层(active layer)互动。Wang所制作的原型是使用20公分长的光纤，以确保能在长度范围内吸收最大量的光子。

这种技术只会收集光纤尖端的太阳光，然后光线会沿着光纤向下；而未来将研发的新版本则可能会使用外部透明的金属护套，好让光线从里面跟外面进来。研究人员也计划制造成束的子系统，包含数百条平行的光纤电缆。

研究团队也打算将这种新型太阳能电池的能量转换效率，由现在的3.3%提升到8%，好推向商业化。Wang表示，他打算用成本更低的廉价光纤材料来进行实验，并用氧化钛代替氧化锌来进一步提升效率。

在实际应用上，这种太阳能电池能让产品设计师开发出新形状的商业产品，或是在军事应用领域，纤维状的太阳能电池能内建在装备中用来供电。