吸水凝胶使太阳能电池板变冷

:阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）开发的一种冷却系统将原型太阳能电池板的效率提高了20%，并且不需要外部能源就能运行。

商用硅光伏电池板只能将一小部分吸收的太阳光转化为电能，而其余的辐射则变成了热量。由于太阳能电池板的温度每上升一度，其效率就会降低，因此在阿拉伯沙漠等炎热的环境中，散热问题就会变得更加突出。

不幸的是，用传统技术（包括制冷或空调）为太阳能电池板降温的努力往往会消耗更多的能量，而不是通过提高效率来获得的能量。现在，KAUST的水淡化和再利用中心的Peng Wang领导的团队制作出了一种概念验证装置，旨在通过利用地球气候的自然属性来解决这一难题。

此前，KAUST的研究人员开发了一种含有氯化钙的聚合物，这是一种强大的干燥剂。当暴露在潮湿的空气中时，这种材料会随着钙盐将水拉入凝胶中而逐渐膨胀，最终使其初始重量增加一倍。通过在聚合物框架中加入吸热的碳纳米管，研究小组发现，他们可以逆转这种循环，利用太阳能触发水的释放。

Wang研究小组的博士后研究员Renyuan Li指出，这种凝胶的一个有趣的特性是它能够自我附着在许多表面上，包括太阳能电池板的底部。在人工太阳的控制实验中发现，完全填充的凝胶可以释放出足够多的水分，使电池板的温度降低10摄氏度，之后研究小组决定在KAUST建立一个概念原型，用于室外测试。

在夏季和冬季，研究人员观察到，凝胶体在一夜之间从闷热的空气中吸收水分，然后在白天温度升高时释放出液体。令人惊讶的是，太阳能电池板的效率提高了，甚至比室内实验的效率还高，研究人员推测，这一跃升可能是由于室外的热量和质量传递等方面的改善。

"这项工作显示了利用大气水发电来帮助应对气候变化的好处，"Li说。"我们相信这种冷却技术可以满足许多应用的要求，因为水蒸气无处不在，而且这种冷却技术很容易适应不同的尺度。这种技术可以做成小到几毫米的电子设备，大到几百平方米的建筑，甚至更大的规模，用于发电厂的被动冷却。"

这项研究发表在《Nature Sustainability》杂志上，论文标题为《Photovoltaic panel cooling by atmospheric water sorption–evaporation cycle》。