【研究背景】
能源和清洁水是人类文明和可持续发展的两个相互交织的基本要素。这项工作展示了一种单片串联太阳能发电机，它通过利用全光谱的太阳辐照度协同发电和清洁水。顶部红外光伏装置和底部净水器这两个组件相互受益。这种串联装置不仅可以作为便携式生命支持系统，还可以为公用事业规模的发电和水净化提供有前景的集成替代方案。
目前，该文以“Synergistic Tandem Solar Electricity-Water Generators”为题在《Joule》上发表。文章第一作者为南京大学徐宁老师，通讯作者为南京大学朱嘉教授。
【文章解读】
图1. 单片串联太阳能热水发电机的结构
图2. 防水热互连层的特性
图3. 串联太阳能电-水复合发电机组的性能
图4. 集成串联太阳能水发电机的连续工作性能、能量流和水质
【文章总结】
该文设计了一种单片混合串联太阳能-水发生器装置，用于协同发电和水净化，具有全太阳光谱利用和高转换效率。我们通过实验构建了一个混合串联太阳能装置的原型，该装置可以在1个太阳光照下以204 W m−2的功率输出发电，并以0.80 kg m−2-h−1的速度净化水，整体太阳能利用效率为74.6%。预计光伏器件、界面太阳能蒸发和防水热互连材料的进步可能会导致串联发电机具有更高的效率和更低的成本。混合串联太阳能-水发电机不仅为离网地区的电力和饮用水可持续供应提供了一种互补和便携的解决方案，还为资源紧张地区的公用事业规模发电和水净化提供了一个可行的解决方案。例如，热界面层正受到高度重视，预计社区将找到更多的材料系统来满足性能和成本方面的大规模要求。我们的串联装置还可以通过提供额外的水（在1次阳光照射下产量增加0.80 kg m−2 h−1）和额外的电力（在1个阳光照射下相对提高7.9%）来帮助提高光伏加反渗透系统的整体性能，这些也可用于为反渗透系统提供动力，以生产清洁水。
【文献来源】
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.156450
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