太阳能高效发电板

许泰然

上海交通大学机械与动力工程学院

本科生

1　太阳能高效发电板工作原理与性能

新型太阳能高效发电板由多组微型太阳能发电板组成的太阳能电池模块组成，如图1所示。

微型太阳能电池的组成如下：一单位太阳能发电板由一个微型凸透镜和一片微型太阳能电池发电板构成。每个透镜后面焦距处都设置一个尺寸较小的微型太阳能发电板。得益于凸透镜对光线的聚集性，最终照射至单位面积太阳能发电板上的太阳光强度比入射光强度增大了1 000多倍。数百个这样的微型太阳能电池构成一个太阳能电池模块。数个太阳能电池模块组成太阳能高效发电单元。由于其组合结构，其散热效果也远远好于传统太阳能电池板。

此预见的另一个创新点在于它装有太阳能跟踪器。犹如向日葵，装配有双轴跟踪器上的太阳能高效发电单元能够始终保持以最大受光面积接受太阳光照，大大提高了对太阳能的利用率。

图1　太阳能高效发电单元^[1]

此太阳能高效发电单元的另一个高效之处在于其发电材料。此发电板的发电材料为镓砷化合物。其比起传统硅材料能够更好吸收太阳能，克服了硅材料只能有效吸收窄频段太阳光的弊端。此种太阳能电池包含多层砷化镓，故能将频段范围更广的太阳光。

2　应用领域与前景

当天然气、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。

照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。随着科技的进步，光伏技术将日趋完善，并将在21世纪人类能源结构变革中，作为最干净、最具可持续发展的能源技术进入能源结构。

太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、 通信、家用电器以及公用设施等部门，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用，以节省造价很贵的输电线路。但是在现阶段，它的成本还很高，发出1 kW电需要投资上万美元，因此大规模使用仍然受到经济上的限制。但是，从长远来看，随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光—电转换装置的发明，各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法，可为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。

随着科技的发展以及生产技术的不断进步，本文提出的太阳能高效发电板的低成本生产将成为可能，届时其将会得到普及，人类能源利用从此步入清洁化。

【注释】

[1]夏普公司.新型高效率太阳能电池板［J］.军民两用技术与产品，2006（12）：24.