利用半球殼材料改善光伏發(fā)電

在追求可持續(xù)能源解決方案的過(guò)程中，尋求更高效的太陽(yáng)能電池至關(guān)重要。有機(jī)光伏電池因其靈活性和成本效益而成為傳統(tǒng)硅基太陽(yáng)能電池的有前景的替代品。然而，優(yōu)化其性能仍然是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

阿卜杜拉·居爾大學(xué)（土耳其）的一項(xiàng)開創(chuàng)性新研究重新構(gòu)想了有機(jī)光伏電池的結(jié)構(gòu)，選擇半球形外殼形狀，以釋放光吸收和角度覆蓋方面前所未有的潛力。

正如《能源光子學(xué)雜志》所報(bào)道的那樣，這種創(chuàng)新的配置旨在最大限度地提高光吸收和角度覆蓋，有望重新定義可再生能源技術(shù)的格局。該研究提供了先進(jìn)的計(jì)算分析和比較基準(zhǔn)，以突顯這種新設(shè)計(jì)的卓越能力。

圖片:harnessing-light-with.jpg

用于光伏應(yīng)用的半球形殼形有機(jī)活性層，提高能源效率和角度覆蓋;（左下）電場(chǎng)范數(shù)的空間分布。

在這項(xiàng)研究中，阿卜杜拉·居爾大學(xué)的Dooyoung Hah教授探討了半球殼形活性層內(nèi)的吸收光譜，通過(guò)一種稱為三維有限元分析（FEA）的計(jì)算技術(shù)，詳細(xì)研究了光如何與細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和材料相互作用。

有限元分析（FEA）可以通過(guò)將結(jié)構(gòu)劃分為更小、更易于管理的部分（稱為有限元），來(lái)幫助解決復(fù)雜的工程問(wèn)題，這允許模擬和分析整個(gè)結(jié)構(gòu)在不同條件下的行為，例如不同的光波長(zhǎng)和入射角。

報(bào)告的有限元分析結(jié)果非常顯著。當(dāng)受到橫向電（TE）偏振光照射時(shí)，與平面結(jié)構(gòu)器件相比，半球殼結(jié)構(gòu)的光吸收率顯著提高了66%。同樣，對(duì)于橫向磁（TM）偏振光，觀察到顯著的36%的改善。

與之前報(bào)道的半圓柱形外殼設(shè)計(jì)相比，半球形外殼結(jié)構(gòu)成為明顯的領(lǐng)先者。它擁有13%的TE偏振光吸收率顯著增加和21%的TM偏振光吸收率顯著提高。

燦爛的未來(lái)：照亮各種應(yīng)用

除了其出色的吸收能力外，半球形外殼結(jié)構(gòu)還提供了擴(kuò)展的角度覆蓋范圍，對(duì)于TE偏振高達(dá)81度，對(duì)于TM偏振高達(dá)82度。這種適應(yīng)性對(duì)于需要靈活捕獲光的應(yīng)用特別有利，例如可穿戴電子產(chǎn)品。

Hah說(shuō)：“由于提高了吸收和全向性特性，提出的半球殼形活性層將在有機(jī)太陽(yáng)能電池的各種應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮作用，如生物醫(yī)學(xué)設(shè)備，以及發(fā)電窗和溫室、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用�！�

半球殼形狀標(biāo)志著有機(jī)太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)的一個(gè)重大飛躍。通過(guò)利用有限元分析和創(chuàng)新結(jié)構(gòu)工程的力量，報(bào)告的研究有助于照亮由可再生能源驅(qū)動(dòng)的更光明、更可持續(xù)的未來(lái)之路。

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