在目前實(shí)用太陽能電池技術(shù)中，多數(shù)是基于多晶硅或者單晶硅材料，其轉(zhuǎn)換效率最多18%左右，而來自美國硅谷的Alta Devices公司采用推出的一種新型可彎曲可嵌入太陽能電池，它的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到驚人的29%。其未來3年目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率37%。這種新型太陽能電池基于砷化鎵材料以及獨(dú)特的生產(chǎn)工藝技術(shù)，它將引發(fā)太陽能產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)什么變革?請看來自硅谷的報(bào)道。
Alta Devices公司CEO Chris Norris指出：“Alta Devices公司在三個方面創(chuàng)新，一個是高效生長工藝，一個是復(fù)用GaAs晶圓的技術(shù)，一個是高轉(zhuǎn)換效率。首先我們是在一個臨時晶圓(template wafer)上使用MOCVD生長薄膜，然后分離薄膜，并復(fù)用這個晶圓，由此得到極薄可彎曲的薄膜，它可以做成任何形狀，這種平板式“單結(jié)”(single junction)太陽能電池可以有高于其他工藝的轉(zhuǎn)換效率。”而“多結(jié)”(Multi-junction)電池則含有多層，可吸收多種頻率，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的效率。所以Alta Devices公司的規(guī)劃是明年推出雙結(jié)產(chǎn)品，效率提高到33%!未來提供多結(jié)產(chǎn)品，轉(zhuǎn)換效率提高到37%!
據(jù)介紹，這種新型太陽能電池技術(shù)由加州大學(xué)伯克利分校電氣工程教授Eli Yablonovitch的研究小組提出，他們在研究太陽能電池轉(zhuǎn)換效率時發(fā)現(xiàn)一個有趣的難以解釋的現(xiàn)象。
Alta Devices公司還采用獨(dú)特的工藝實(shí)現(xiàn)了可完曲的太陽能電池
這就是自1961年以來，科學(xué)家已經(jīng)知道，在理想條件下，陽光照射到典型太陽能電池上，產(chǎn)生的電能數(shù)量有一個限度。這個絕對限度，從理論上說大約是33.5%。這意味著，最多只有33.5%的入射光子能量可以被吸收，并轉(zhuǎn)換成有用的電能。但是50年過去了，研究人員一直無法接近這一效率：2010年來，人們?nèi)〉玫淖罡咝蕜倓偝^26%。
原因在哪里?原來人們走了一個錯誤的道路----多年來大家研究的太陽能電池都是盡可能收集光子來產(chǎn)生電能，但實(shí)際上，可以用相反的方法----就是讓光子 逃走!他們研究發(fā)現(xiàn)太陽能電池散發(fā)光子的效果越好，電壓就越高，也可以產(chǎn)生更大的效率。
太陽能電池產(chǎn)生電力，是因?yàn)閬碜蕴柕墓庾幼矒綦姵貎?nèi)的半導(dǎo)體材料，光子的能量敲松材料中的電子，使電子自由流動。但是，這個過程中，撞擊釋放電子也可以產(chǎn)生新的光子，這個過程稱為發(fā)光(luminescence)。Alta Devices公司采用這一理念開發(fā)的新型太陽能電池，盡量使它發(fā)光，這樣光子就不會消失在電池內(nèi)，這就會有一種自然效果，就是增加太陽能電池產(chǎn)生的電壓。所以發(fā)光更好，則產(chǎn)生了更多電量!
據(jù)介紹，這種工藝生產(chǎn)出的極薄的砷化鎵薄膜層，使Alta Devices電池厚度僅有1微米，相比之下，人的頭發(fā)直徑大約為40微米厚。
Chris Norris指出Alta Devices公司還采用獨(dú)特的工藝實(shí)現(xiàn)了可完曲的太陽能電池，這樣可以激發(fā)更多應(yīng)用，“人類100多年來最偉大的發(fā)明就是移動性大大提升，飛機(jī)、汽車、輪船讓移動更方面，但是能源的消耗也更嚴(yán)重，傳統(tǒng)太陽能電池笨重脆弱很難實(shí)現(xiàn)便攜，而我們的電池則可以輕松實(shí)現(xiàn)便攜和嵌入應(yīng)用。”
他舉例說，目前，美軍已經(jīng)采用了Alta Devices公司的太陽能電池，上圖這個小巧的兩張A4紙大小的電池板可以產(chǎn)生10瓦電力，“另外，在野外帳篷頂部也可以采用我們的電池板來產(chǎn)生電力。”他指出。
Chris Norris看來，新型太陽能電池的應(yīng)用遠(yuǎn)不止這樣，例如可以用于電動汽車----當(dāng)然，太陽能電池的電力現(xiàn)在還難以驅(qū)動電動汽車，但是他指出，在車頂部采用這種新型電池后，其產(chǎn)生的電力可以用于電動汽車的電池系統(tǒng)冷卻，實(shí)際上可以大大延長電池續(xù)航時間。
此外，他指出，美軍的無人機(jī)(UAV)在采用了這種太陽能電池后將空中續(xù)航時間成哦你原來的50分鐘延長到40小時!這是非常大的提升!
美軍的無人機(jī)(UAV)在采用了這種太陽能電池后將空中續(xù)航時間由原來的50分鐘延長到40小時
Chris Norris表示，目前Alta Devices公司通過自己的晶圓廠生產(chǎn)這種電池，良率可以達(dá)到99%，每月產(chǎn)能在200兆瓦左右，暫時沒有將技術(shù)授權(quán)給其他公司的想法。
談到這個技術(shù)對傳統(tǒng)硅基太陽能電池產(chǎn)業(yè)的沖擊，他表示目前砷化鎵材料還比較昂貴，所以在成本上這種電池要比硅基的貴很多，隨著砷化鎵材料成本的降低，這種太陽能電池價格可以大幅下降，“5到10年內(nèi)會影響硅基太陽能產(chǎn)業(yè)。”他表示。
目前，中國太陽能電池企業(yè)很多是基于多晶硅或者單晶硅技術(shù)，本來已經(jīng)遭受美國的所謂傾銷制裁，在新技術(shù)的沖擊下，未來發(fā)展前景更是暗淡。希望國內(nèi)企業(yè)可以從新技術(shù)突破盤，不要重蹈光盤產(chǎn)業(yè)淘汰磁帶產(chǎn)業(yè)的悲劇。
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