瑞典科學家將光伏器件與分子太陽能熱能存儲系統(tǒng)(MOST)集成在一起，該系統(tǒng)充當太陽能電池的濾光器和冷卻劑。所提出的組合可實現(xiàn)光伏效率提高 0.2%，太陽能存儲效率提高 2.3%。

太陽模擬器下的實驗裝置圖像

由瑞典查爾姆斯理工大學領導的一組研究人員制造了一種混合多晶太陽能電池，該電池集成了分子太陽熱能(MOST)儲能系統(tǒng)，可將電池未充分利用的高能光子轉(zhuǎn)化為化學能。

在建議的系統(tǒng)配置中，MOST 單元充當光伏電池的濾光器和冷卻劑。它放置在太陽能電池的頂部，基于光敏有機分子的溶液，該溶液流經(jīng)微流體芯片，能夠通過光異構化過程存儲高能光子。

科學家解釋說：“這個過程涉及高能藍色和紫外光子，將母體分子轉(zhuǎn)化為高能亞穩(wěn)態(tài)光異構體。” “存儲在 MOST 光異構體中的能量可以用作儲備能源，既可以作為熱源，也可以用于熱電發(fā)電。”

在《焦耳》雜志發(fā)表的《同時發(fā)電和分子太陽能熱能存儲的混合太陽能裝置》一文中，研究小組解釋說，他們測試了基于三種降冰片二烯四環(huán)烷(NBD-QC)的MOST系統(tǒng)的三種不同配置分子)稱為 NBD1、NBD2 和 NBD3。每個分子具有不同的光物理特性。

經(jīng)過一系列實驗測試，研究人員發(fā)現(xiàn)，由于NBD3分子具有“卓越”的吸熱和隔熱能力，因此該器件的性能達到了最佳。

在標準照明條件下進行測試，該太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率達到了 12.6%，科學家稱這比沒有 MOST 系統(tǒng)的參考太陽能電池高出 0.2%。這要歸功于 MOST 對電池工作溫度的冷卻作用，電池工作溫度從 53℃ 下降到 45℃，降低了 8℃。

測試還表明，MOST混合光伏系統(tǒng)能夠以14.9%的太陽能利用效率和2.3%的太陽能存儲效率運行。研究小組強調(diào)：“組合式 MOST-PV 系統(tǒng)展示了在不同時期(從日常到季節(jié)周期)產(chǎn)生更穩(wěn)定電力的能力。” “理論上，該系統(tǒng)可以設置為全天循環(huán)不同的材料，以優(yōu)化效率。”

展望未來，科學家們表示，他們將致力于使用高效催化劑進行小規(guī)模和大規(guī)模的循環(huán)測試，并開發(fā)更多的紅移 NBD 候選材料，以使存儲效率更接近系統(tǒng)的理論極限。他們總結道：“此外，探索混合技術的技術經(jīng)濟權衡至關重要，例如平衡 MOST 系統(tǒng)和光伏電池之間的效率并考慮熱效應。”