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| 新型太阳能电池克服“阳光过剩”难题 |
| 加入时间：2025-10-16 来源：参考消息网
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据美国《大众机械》月刊网站10月9日报道，这听起来有点违背直觉，但对于太阳能电池板来说，确实存在阳光过剩的问题。据世界经济论坛称，当天气太热时(比如在热浪期间)，太阳能电池板的输出功率会下降10%到25%。
这一问题由来已久，或许阻碍了更多人采用太阳能电池板。太阳能电池板在20世纪70年代成为美国人可采用的一种能源。随着全球能源需求持续上升，世界大部分地区都开始放弃化石燃料，效率已成为可持续能源生产的一个至关重要因素。而由于气候变化，热浪变得越来越普遍。
如今，英国的科学家们或许找到了一种解决方法，可以利用多余的热能，将之转化为化学能，然后提供电力。
太阳能电池板阵列中的每块传统光伏电池都有一个硅半导体层，专门用于吸收太阳的光子或光粒子，并将其转化为电能。光子将能量传递给半导体材料中的电子，使它们移动。这种运动在电池内产生电流。
太阳能电池板的典型工作温度范围在15摄氏度到35摄氏度之间，但由于其优越的吸热性能，它们吸收的热量会过多。即使室外温度只有29摄氏度，电池板的温度也高达65摄氏度。这时，每块光伏电池电路中的电子开始四处反弹。由于这种不稳定性，电压下降，降低了效率。
这项新研究超越了光伏电池，而是依靠硅基光电化学(PEC)流动电池。它们还配备效率随温度升高而上升的存储系统。这一研究成果发表于8月份出版的美国《化学物理杂志》。
该系统与传统的太阳能电池板技术类似，但具有一个关键区别：电池表面会发生化学反应，驱动电力传输。来自英国拉夫伯勒大学的研究论文合著者裴道元博士在一封电子邮件中说：“根据电解质(储存和携带电荷)中化学物质的类型，我们可以将电能转化为其他化学物质，或以化学能的形式储存在电解质中。”
PEC流动电池主要有两个操作步骤。首先，光电探测器吸收光产生电能。然后，这导致在PEC电池本身和电解质之间的界面产生化学反应。
“我们在最近的实验中发现，一定量的热量可以促进化学转化反应，补偿电压损失，”裴在电子邮件中说，“简言之，就是有一个温度范围，热量可被有效利用，且不会导致电池过热。”
这种增加的能量转换的最佳温度是在45摄氏度左右。超过这一阈值，气温上升也会导致PEC电池的有效性降低。虽然该阈值可根据所使用材料变化，但裴说，随着温度升高，更多物质会附着在电池表面，到一定程度之后，就过剩了。
尽管与传统太阳能电池板技术相比，PEC流动电池有望吸收更多阳光，但它们必须克服一个致命弱点：即需要支付裴所说的“通行费”来启动必要的化学反应。这种“过电位”降低了电池的整体效率。与普通的太阳能电池板相比，这种电池也特别容易受到腐蚀。
标准光伏电池或许依旧是绿色能源革命的基础引擎，但裴仍相信PEC流动电池的好处不胜枚举。在需要独立于主电网的情况下，它们会非常实用，因为其尤其擅长储存能量。同时它们也更简单，因为无需布线，也无需任何其他类型的传统电连接。事实上，一些研究人员将PEC电池称为“人造叶子”。
由于目前的效率和腐蚀问题，裴对使用PEC技术生产氢气或减少二氧化碳排放持怀疑态度。不过，他指出，依靠氧化还原化学反应来发电的氧化还原电池或许是PEC电池的更好选择。
他说：“与其他化学转化过程不同，氧化还原电池需要低过电位，且不需要任何气体或产品过滤过程。”
他表示，在不久的将来，这些创造性解决方案将是必不可少的。
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