雙面太陽能電池已經(jīng)使電池板可以垂直放置在地面或屋頂上，甚至可以水平放置在加油站的頂棚中，但是尚不清楚這些電池板最終可以產(chǎn)生多少電力或可以節(jié)省多少錢。

一個(gè)新的熱力學(xué)公式表明，考慮到不同的地形(例如草皮，沙子等)，構(gòu)成雙面面板的雙面電池比如今的單面太陽能面板的單面電池平均多產(chǎn)生15%到20%的日光。混凝土和污垢。

由普渡大學(xué)(Purdue University)的兩位物理學(xué)家開發(fā)的這個(gè)公式，可以在幾分鐘內(nèi)計(jì)算出雙面太陽能電池在各種環(huán)境下(根據(jù)熱力學(xué)極限的定義)能產(chǎn)生的最多電量

“該公式僅包含一個(gè)簡單的三角形，但將極其復(fù)雜的物理問題提煉為這種優(yōu)雅而簡單的公式，需要進(jìn)行多年的建模和研究。該三角形將幫助公司對(duì)下一代太陽能電池的投資做出更好的決策，并弄清楚如何設(shè)計(jì) 從而提高效率。”普渡大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系Jai N. Gupta教授Muhammad“ Ashraf” Alam說道。

在《美國國家科學(xué)院院刊》上發(fā)表的一篇論文中，阿拉姆和合著者里揚(yáng)·汗(Ryyan Khan)現(xiàn)在是孟加拉國東西大學(xué)的助理教授，他還展示了如何使用該公式計(jì)算在印度開發(fā)的所有太陽能電池的熱力學(xué)極限。最近50年。這些結(jié)果可以推廣到可能在未來20到30年內(nèi)開發(fā)的技術(shù)。

希望這些計(jì)算將有助于太陽能發(fā)電場在其使用初期充分利用雙面電池。

“單面細(xì)胞以一種經(jīng)濟(jì)有效的方式出現(xiàn)在該領(lǐng)域中花了將近50年的時(shí)間，”阿拉姆說。“這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的成功，但是我們現(xiàn)在知道我們不再能夠顯著提高其效率或降低成本。我們的公式將指導(dǎo)并加快雙面技術(shù)的發(fā)展。”

該論文可能已經(jīng)及時(shí)解決了數(shù)學(xué)問題：專家估計(jì)，到2030年，雙面太陽能電池將占全球太陽能電池板市場份額的近一半。

Alam的方法被稱為“ Shockley-Queisser三角”，因?yàn)樗谘芯咳藛TWilliam Shockley和Hans-Joachim Queisser對(duì)單面太陽能電池的最大理論效率的預(yù)測(cè)。可以在形成三角形的向下傾斜的線圖中識(shí)別此最大點(diǎn)或熱力學(xué)極限。

該公式表明，雙面太陽能電池的效率增益隨表面反射的光而增加。與具有植被的表面相比，例如，從混凝土反射的光將轉(zhuǎn)換出更多的功率。

研究人員使用該公式為人口密集的城市的農(nóng)田面板和建筑物的窗戶推薦了更好的雙面設(shè)計(jì)。透明的雙面面板允許在農(nóng)田上產(chǎn)生太陽能，而不會(huì)產(chǎn)生會(huì)阻礙農(nóng)作物生產(chǎn)的陰影。同時(shí)，為建筑物創(chuàng)建雙面窗戶將有助于城市使用更多可再生能源。

該論文還建議了通過操縱半導(dǎo)體材料之間的邊界數(shù)量(稱為結(jié))來最大程度地提高雙面電池的潛力的方法，這種邊界有利于電流的流動(dòng)。相對(duì)于單面細(xì)胞，具有單結(jié)的雙面電池可提供最大的效率提升。

汗說：“相對(duì)增益很小，但是絕對(duì)增益卻很大。隨著結(jié)數(shù)的增加，您會(huì)失去最初的相對(duì)利益，但是絕對(duì)增益會(huì)繼續(xù)上升。”

該論文中詳細(xì)介紹的公式已經(jīng)過充分驗(yàn)證，可供公司決定如何設(shè)計(jì)雙面電池時(shí)使用。