维度网讯，卡塔尔大学（Qatar University）领导的团队在组件尺度上开发并实验验证了一种反射器辅助球形光伏原型，并在户外完成了为期九天的概念验证实验。该原型由450个单面硅太阳能电池组成，分布在直径0.70米的球形基板上，配有半球形反射器。测试确认了系统的户外可运行性，但全年模拟显示，其年发电量仍低于平面参考组件。

与常规平面组件只有单一主导表面取向不同，球形结构将光伏电池分布在连续的倾角和方位角范围内；相比圆柱形或锥形等非平面配置，球体没有优选方位方向，因此可在无需机械跟踪的情况下随一天中太阳位置变化捕获太阳辐射。关键创新是半球形碗状反射器，它能把原本无法利用的入射辐射重新引导到球形表面的不同区域。模拟显示，与不带反射器的相同球形配置相比，加装反射器可使能量产出提高约71%。研究团队还构建了一个对几何敏感的性能建模框架，用于评估球形表面上方向相关的辐照度，并将其换算为经温度校正的发电量。

通讯作者Amith Khandakar在接受pv magazine采访时表示，这项技术的核心是把完全球形光伏架构、反射器辅助辐照度捕获、上述建模框架，以及实际制造并户外测试的原型整合进一个统一框架。研究团队认为，该组件的潜在应用包括非最佳朝向和太阳高度角较低的场所、建筑一体化系统、移动或定向受限的装置，以及清洁受限的环境。相关论文以《Reflector-assisted spherical photovoltaic module for solar energy harvesting》（用于太阳能收集的反射器辅助球形光伏组件）为题发表在期刊Solar Energy上。

该反射器辅助球形光伏原型采用52毫米×52毫米的电池，未使用商业玻璃或完整封装；电池串联连接，安装在不透明的聚苯乙烯泡沫球形核上，约80%的球形表面由活性电池覆盖，其余部分用于布线、互连和机械间隔。光学设计中包含一个抛光铝半球形反射器，它将反射光引导至下半球，而无需额外增加光伏电池。反射器有效反照率为0.95，径向间距为0.40米，反射面积约3.07平方米；整个装置在地面的投影面积估计为1.74平方米。

团队利用基于ESP32的监控系统，在户外进行了九天的概念验证实验，记录电压、电流、功率、表面温度和环境参数，并与参考平面面板作比较（该参考面板设定为固定倾角25°、朝南，测试环境参考卡塔尔多哈条件）。测试期间，球形系统在不同于标准测试条件（STC）的户外环境下产生了183.17瓦时电能，电气响应清晰地随辐照度变化；在未清洁九天之后，球形原型仍保持初始产量的约92%，研究团队表示这可能意味着耐污性，但未进行定量灰尘测量。测得的曲线符合预期太阳可用性日变化趋势，为几何敏感模型预测的定性行为提供了实验支持；通过红外记录得到的表面温度观测结果仅作为指示性热趋势呈现，不被视为已确认热优势的证据。

模拟结果显示，2025年6月至8月，反射器辅助球体每模块发电113.0千瓦时，平面参考组件为105.3千瓦时/模块，增幅为7.3%。但随后的优化全年模拟反转了这一优势：反射器辅助球体年发电量为405.5千瓦时/模块，平面参考约为425.0千瓦时/年；球体仅在12个月中的4个月优于平面参考，这表明该设计的主要优势是更宽的方向响应，而非持续更高的年能量产出。

在初步经济假设下，球形系统的平准化能源成本（LCOE）估计为0.0424美元/千瓦时，平面参考为0.0320美元/千瓦时，高出约32.5%。总体来看，该研究确立了户外运行能力和反射器带来的光学优势，但尚未证明其在年能量产出、热性能、耐污性或经济性方面占优。团队总结称，目前的工作为球形光伏的发展建立了实用的原型规模基础，并确定了未来优化所需的主要设计改进，包括保护性封装、校准的辐照度测量、定量污垢评估、耐久性测试以及更长期的户外验证。