旅行汽车网我认为我们很幸运地见证了太阳能光伏在我们的一生中投入商业化。在世界各国政府的支持和公民资源的紧缩下，毫无疑问太阳能将成为我们未来的重要组成部分。但是，正如我们所知，PV可能不会持久存在-它有一个固有的问题。您会看到，PV只能将太阳光的一小部分光谱转换为电能。
维京号29使用热光电发电机运行。（图片来源：Onlinefast）
太阳能光伏发电效率
作为太阳能生产的基础，Shockley-Queisser限值将“理想”太阳能电池的效率限制在34％左右。在现实世界中，目前我们在商用单晶太阳能电池中看到的效率仅为22％左右。您可能听说过太阳能电池能达到40％以上的效率，但是它们是多结PV电池。目前，对于“常规”应用而言，它们仍然太昂贵了-它们大多仅适用于外太空。事实上，NASA的火星任务飞机采用了多结太阳能电池。
超越太阳能光伏
回到地球，PV基本上存在一个吸收太阳光中所有光子的问题，因为它们的能量水平不同。作为半导体，PV只能使用一定能级的光子，如果能量太低，将被浪费掉。如果它太高，“较高部分”将被浪费。
假设地说，如果能把所有的太阳光子装进一个罐子，混合（为了均匀），然后将其漏斗到PV，该怎么办？如果根据平均光子能级选择了正确的PV面板，人们会期望效率会迅速提高！从理论上讲，如果可以做到这一点，那么转换效率可能会令人吃惊地达到80％甚至更高！实现这一目标的技术仍在开发中，称为太阳能光伏（STPV）。
那么，什么是太阳能光伏？
简单来说，STPV有两个主要元素-吸收-发射极和PV电池。吸收体-发射体的吸收体部分从反射器的集中场吸收太阳能。这样做会导致高温-大约1000-1200°C。在此高温下收集的热量被发射器用来产生光子，然后被PV电池用来产生电。
太阳能热光电的电流效率
STPV的工程与选择正确的材料有很大关系。吸收器应在太阳光谱的右窗中工作，发射器应配对以在PV电池可有效利用的区域内发射光子。
从理论效率为80％的技术在现实世界中无法跨越3.2％的阈值这一事实中，您可以体会到工程技术是多么困难！但是近来的许多发展一直使研究人员保持警惕。
关键挑战
STPV仍处于未来合理的水平，因为许多重要挑战需要解决。该材料应允许吸收特定波长内的太阳能，并且还能够承受高温。麻省理工学院最近报告了其使用称为金属介电光子晶体的新型材料的经验，该材料具有这两种特性。
此外，麻省理工学院还报告说，这些材料可以使用常规的标准制造工艺，由任何能够承受高温的金属制成。但是，大部分问题仍只在设计表上才能解决。该团队将STPV的商业化时间定为大约五年。
STPV的未来
热光电系统几乎没有运动部件，因此非常安静，并且维护成本低。这些特性使它们适用于远程站点和便携式发电应用。即使没有太阳能（只是设备的热光电部分），它们也可以并且实际上已经使用过。
最有趣的是，在现实世界中，它们已在汽车中使用！Viking 29是由车辆研究所设计和制造的两座跑车。它由使用CNG的热光电驱动。这给我们带来了热电光伏系统混合的可能性。相同的“发电机”可以视情况使用化石燃料或太阳能提供动力。但是为什么要烦恼，未来是太阳能，对吗？
PS：我没有涉足经济学或成本问题，因为一旦系统开始商业化，目前可用的预计数字就不会那么重要。但是，我们都知道，市场上最重要的指标是每千瓦时发电的成本。
