香港的研究人員最近開發了一種低成本的水凝膠塗層，能夠有效降低太陽能電池板的熱點溫度，並提高其發電效率，從而改善整體性能和可靠性。這種塗層專門針對熱點，即在單個太陽能電池或電池的一部分中，與周圍電池相比，局部過熱的區域。熱點通常由部分遮蔽引起，是光伏系統中最常見和持久的問題之一。熱點不僅會降低發電量，還可能導致模組故障、長期退化，甚至引發火災。研究顯示，熱點在運行僅三年的時間內就會導致22%的光伏模組故障。
這項研究由香港理工大學（PolyU）能源與建築系的榮譽教授Yan Jerry博士及其研究助理劉俊偉博士共同進行。根據PolyU的研究團隊，將基於水凝膠的冷卻層應用於太陽能電池板上，能夠將熱點的溫度降低多達29華氏度（約16攝氏度）。這一溫度降低能夠在實驗室和系統級測試中，將電力輸出增加多達13%。Yan強調，水凝膠冷卻技術可以解決熱點問題，而無需修改現有的電路設計。
這種塗層不僅成本效益高，且使用方便，非常適合城市環境。以香港和新加坡為案例研究，Yan預計這項技術在當地每年的發電量將分別增加6.5%和7.0%。在屋頂及建築一體化光伏（BIPV）系統中，該塗層有望回收近一半因熱點造成的電力損失。預計回本期分別僅需4.5年和3.2年，這一數據顯示出了其商業潛力。
熱點問題在太陽能安裝中很普遍。研究顯示，超過330萬個光伏面板中有36.5%存在熱缺陷，受影響的模組平均溫度上升超過38華氏度（約21攝氏度）。這些升高的溫度會加速材料老化和性能損失，並削弱太陽能系統的長期經濟效益。研究團隊將天然聚合物氫氧乙基纖維素與一種稱為葉棉線的纖維材料結合，製成水凝膠矩陣。這項創新有潛力在全球範圍內抵消約50%因熱點造成的BIPV系統發電損失，顯示出其在推動太陽能技術進步方面的重要貢獻。
根據劉的說法，這種設計有助於克服傳統水凝膠在長時間使用中常見的裂紋和收縮問題。傳統水凝膠在長期使用後，其體積收縮可達46%，而這項創新顯著減少了裂紋和收縮，將體積收縮率限制在34%以內。團隊目前計劃進一步開發基於水凝膠的蒸發冷卻技術，以支持新興光伏技術的更廣泛應用。
