現在,時機已經成熟,可以進行這樣的創新,格羅斯曼說,因為太陽能電池的成本已低于附帶的支撐結構、布線和安裝費用。因為電池本身的成本會繼續下降,下降速度比其他費用更快,因此,他們說,3-D系統的優勢會相應增加。“即使在10年前,這個想法也不是經濟合理的,因為這些組件的成本非常高,”格羅斯曼說。但現在,他補充說,“硅太陽能電池的成本只是總成本的一小部分,在不久的將來,這一趨勢是會繼續下降。”目前,高達65%的光伏(PV)發電成本屬于安裝、土地使用權限和其他組件,都不屬于電池本身。

太陽能電池分別采用平板、立方體、高立方體和塔型,在陰天和晴天時的產能對比。
起初,研究人員很苦惱,因為近兩個星期過去了,都沒有一個晴天進行他們的測試。但隨后,在考察數據時,他們意識到,他們從漫長的陰雨天吸取了重要的經驗教訓,這表明,需要大大改進輸出功率,要勝過傳統的平板電池。手風琴般的塔型是研究小組測試過的最高結構,這一想法是模擬塔型,“你可以在運輸時采用平板,然后在現場折疊起來,”格羅斯曼說。他說,這種塔型可以安裝在停車場,做成電動汽車充電站。
到目前為止,研究小組已模擬了個別的3-D組件。下一步是研究這種塔型組合,要考慮在一天的不同時間,一個塔型投在其他塔型上的陰影。一般情況下,3-D形狀在任何位置都有很大的優勢,因為空間有限,比如在平屋頂上安裝,或在城市環境中,他們說。這樣的形狀也可以進行更大規模的應用,比如用于太陽能農場,只需盡可能地精心縮小塔型之間的陰影影響。
一些其他的工作,甚至包括去年一所中學的科學展覽項目,也采用了3-D排列的太陽能電池。但是,格羅斯曼說,“我們的研究在本質上是不同的,因為它是第一次著手解決這個問題,采用的是系統化和預測分析方法。”大衛•格拉西亞斯(David Gracias)是約翰•霍普金斯大學(Johns Hopkins University)化學和生物分子工程副教授,他沒有參與這項研究,他說,格羅斯曼和他的研究小組“已經展示了理論和概念證明的證據,說明3-D光伏組件可以帶來很大的好處,就是從不同的角度捕捉光線。但是,挑戰在于要大規模生產這些組件,而且要有成本有效的方法。”
他們的論文《三維太陽能發電》(Solar energy generation in three dimensions)在線發表在2012年3月8日的《能源和環境科學》雜志上,有業內專家對此設計做了評估,相信不久的將來這種3D設計會快速普及。










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