世界各地的大量研究都致力于提高太陽能電池的性能以及降低成本，但是極少有人關注怎樣更為合理地進行太陽能電池排列。通常，光伏組件被平鋪到屋頂或者其他建筑表面，有時還會被連接到電動結構上，保證其時刻朝向太陽。
現(xiàn)在，麻省理工的一個研究團隊想出了一個非常與眾不同的方法，那就是建造立方體或者塔狀結構以便通過三維立體基陣來向上延伸太陽能電池。在遠離赤道的地方、冬季以及多云的天氣等條件下最需要提高太陽能光伏發(fā)電。此次新發(fā)現(xiàn)已經通過計算機模擬實驗和戶外實模測試。
麻省理工研究小組最初通過電腦運算來探索大量可能的基陣，并開發(fā)一個分析軟件，該軟件能夠對不同緯度、季節(jié)和天氣條件下給定的立體基陣進行測試。然后，為了對模型預測進行確認，他們在麻省理工學院實驗樓屋頂上建造了三種不同的太陽能電池陣列，并進行了幾周的測試。
在產生同等電量的情況下，這些三維組件的發(fā)電成本超出了普通平面電池板。雖然如此，它卻可以在每一天、每個季節(jié)甚至是多云的天氣條件下產生更多的電量。這些改進可以使能量輸出更為均衡，并更具可預見性，其并網(wǎng)也會比傳統(tǒng)系統(tǒng)更為簡易。
這些三維光伏組件模型能量輸出的提高以及隨時間變化保持均衡電量輸出的基本物理原理在于，當太陽接近地平線的時候，這些三維結構的垂直表面在早上、晚上以及冬季能夠吸收更多的太陽光。
由于太陽能電池的價格已經比附屬支撐結構價格如布線和安裝更為便宜，因此采用這類創(chuàng)新系統(tǒng)的時機已經成熟。隨著太陽能電池自身成本的快速下降，三維太陽能組件系統(tǒng)的優(yōu)勢也會相應越發(fā)凸顯。目前，光伏發(fā)電高達65%的成本都用于安裝、獲取用地許可證以及其他電池以外的零部件。
雖然電腦模擬測試表明復雜的電池板形狀能夠帶來最大的優(yōu)勢，如一個每面都向內凹的立方體，但是這些立體基陣卻是很難制造的。
研究小組在屋頂測試試驗中對簡單立方體和較為復雜的手風琴型塔狀基陣都做了分析。測試結果顯示，在多云的天氣條件下，三維立體模擬測試組件產生的電量要大大超出傳統(tǒng)平面電池板。研究小組測試的最高的結構莫過于手風琴形狀的模擬塔，它可以以扁平狀進行運輸，到達目的地后可展開。這樣的塔形結構可以安裝在停車場，成為電動汽車充電站。
目前，該項研究已經發(fā)表在能源與環(huán)境科學期刊。
