研究人员将一块1厘米厚的凝胶片压在标准硅太阳能电池板的底部。他们的想法是，在白天，凝胶会从太阳能电池板中吸收热量，以蒸发前一天晚上从空气中抽出的水，从而通过凝胶底部释放出蒸汽。蒸发的水会冷却太阳能电池板，因为从皮肤蒸发的汗液也是使我们凉快下来一样。
像人类一样，太阳能电池板在过热时也无法正常工作。现在，研究人员找到了一种使它们“发汗”的方法-使他们能够降温并增加功率输出。
马里兰大学公园分校的材料科学家胡良兵说：“这是对现有太阳能电池板进行改造以立即提高效率的一种简单，优雅，有效的方法。”
如今，全球存在超过600吉瓦的太阳能发电容量，占全球电力需求的3％。在接下来的十年中，这种能力预计将增加五倍。大多数使用硅将阳光转化为电能。但是典型的硅电池只能将收集太阳光的20％的太阳能转化为电流。其余大部分转化为热量，可能将面板加热到40°C。随着温度升高到25°C以上，面板的效率就会下降。华中科技大学材料科学家周俊（Jun Zhou）说，在工程师为功率转换效率每提高0.1％而奋斗的领域中，即使增长1％也将带来经济利益。
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。但是这些设置需要大量可用的水以及储水箱，管道和泵。在干旱地区和基础设施很少的发展中国家，这几乎没有用处。
输入大气集水器。近年来，研究人员设计出了可以从空气中吸收水蒸气并将其冷凝为液态水以供饮用的材料。其中最好的是一种凝胶，该凝胶在夜间（空气凉爽和湿度高）会强烈吸收水蒸气。凝胶-聚合物中的碳纳米管与吸水氯化钙盐的混合物-使蒸气凝结成凝胶保留的液滴。当白天热量上升时，凝胶释放出水蒸气。如果被透明塑料覆盖，则释放的蒸气会被捕集，凝结回液态水中，然后流入储存容器。
香港理工大学的环境工程师王鹏和他的同事们想到了冷凝水的另一种用途：太阳能电池板的冷却剂。因此，研究人员将一块1厘米厚的凝胶片压在标准硅太阳能电池板的底部。他们的想法是，在白天，凝胶会从太阳能电池板中吸收热量，以蒸发前一天晚上从空气中抽出的水，从而通过凝胶底部释放出蒸汽。蒸发的水会冷却太阳能电池板，因为从皮肤蒸发的汗液也是使我们凉快下来一样。
研究人员发现，他们所需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，一块1平方米的太阳能电池板需要1公斤的凝胶来冷却，而在湿度为80％的闷热区域，每平方米的面板仅需要0.3公斤的凝胶。
无论哪种情况，结果都是：水冷式太阳能电池板的温度下降了10°C。和冷却板的发电量平均增加15％，在一个室外测试，其中风可能提高了冷却效果，王和他的同事们在今天的报告和高达19％的自然可持续性。
“效率显着提高，” Zhou说。但他指出，雨水可能会溶解凝胶中的氯化钙盐，从而降低其吸水性能。Wang同意这一观点，但指出水凝胶位于太阳能电池板下方，应将其屏蔽以防雨淋。他和他的同事们还在研究即使在潮湿时也不会降解的第二代凝胶。
Wang说，另一个设计选择是一种设置，它可以在水从凝胶中蒸发后捕获并重新凝结水。他说，这些水可以用来清洁积聚在太阳能电池板上的灰尘，同时解决第二个耗电问题。可替代地，可以存储相同的水用于饮用，从而解决干旱地区的另一种迫切需求。
发表于： 工程
doi：10.1126 / science.abc7497