新型太阳能电池板从空气中吸水降温

和人类一样，太阳能电池板在过热时也不能很好地工作。现在，研究人员找到了一种让他们“流汗”的方法--让他们自己降温，增加能量输出。

马里兰大学帕克分校的材料科学家胡良兵(音译)说，这是“一种简单、优雅和有效的方式，可以改造现有的太阳能电池板，立即提高效率。”

今天，全球太阳能发电装机容量超过600千兆瓦，提供了全球3%的电力需求。预计未来十年，这一能力将增加五倍。大多数人使用硅将阳光转化为电能。但典型的硅电池只将照射它们的太阳能量的20%转化为电流。其余的大部分转化为热量，可以将电池板加热高达40摄氏度，温度每高于25摄氏度，电池板的效率就会下降。华中科技大学材料科学家周军(音译)表示，在一个工程师们为电力转换效率每提高0.1%而苦苦挣扎的领域，即使是1%的提高也会带来经济上的好处。

几十年前，研究人员表明，用水冷却太阳能电池板可以提供这种好处。如今，一些公司甚至出售水冷系统。但这些设置需要充足的可用水和储水罐、管道和水泵。这在干旱地区和基础设施很少的发展中国家用处不大。

进入大气集水器。近年来，研究人员设计了一种材料，可以从空气中吸收水蒸气，并将其冷凝成液态水供饮用。其中最好的是一种凝胶，它能在夜间空气凉爽、湿度高的时候强烈吸收水蒸气。这种凝胶-聚合物中的碳纳米管与一种吸水的氯化钙盐的混合物-使蒸汽凝结成凝胶持有的液滴。当白天热量上升时，凝胶会释放出水蒸气。如果被透明的塑料覆盖，释放出的蒸汽会被捕获，冷凝回液态水，然后流入储存容器。

香港理工大学环境工程师王鹏(音译)和他的同事们想到了冷凝水的另一个用途：太阳能电池板的冷却剂。因此，研究人员将1厘米厚的凝胶片压在标准硅太阳能电池板的底面上。他们的想法是，在白天，凝胶将从太阳能电池板上汲取热量，蒸发前一天晚上从空气中抽出的水，通过凝胶的底部释放蒸汽。蒸发的水会冷却太阳能电池板，因为皮肤上蒸发的汗水会让我们降温。

研究人员发现，他们需要的凝胶量主要取决于环境的湿度。在湿度为35%的沙漠环境中，1平方米的太阳能电池板需要1公斤凝胶来冷却，而在湿度为80%的闷热地区，每平方米太阳能电池板只需要0.3公斤凝胶。

王和他的同事在今天的“自然可持续”杂志上报道，在这两种情况下的结果都是：水冷太阳能电池板的温度下降了10°C，在一次户外测试中，冷却太阳能电池板的发电量平均增加了15%，最高可达19%，其中风能可能增强了冷却效果。

“效率的提高是显著的，”周说。但他指出，雨水可能会溶解凝胶中的氯化钙盐，削弱其吸水性能。王对此表示同意，但他指出，水凝胶位于太阳能电池板的下方，这应该会保护它免受雨水的侵袭。他和他的同事们也在研究第二代凝胶，这种凝胶即使在潮湿的情况下也不会降解。

王说，另一个设计选择是一种装置，可以在水从凝胶中蒸发后捕获并重新凝结。他说，这些水可以用来清理积聚在太阳能电池板上的任何灰尘，同时解决第二个耗电问题。或者，同样的水可以储存起来供饮用，以满足干旱地区的另一个迫切需求。