新型太陽(yáng)能電池開(kāi)辟移動(dòng)設(shè)備能源新路

目前，在實(shí)用的太陽(yáng)能電池技術(shù)中，多數(shù)都是基于多晶硅或者單晶硅材料，其轉(zhuǎn)換效率最多也就18%左右，而來(lái)自美國(guó)硅谷AltaDevices公司推出的一種新型可彎曲可嵌入太陽(yáng)能電池，其轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了驚人的29%，且其未來(lái)3年目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率37%！這種新型太陽(yáng)能電池基于砷化鎵材料以及獨(dú)特的生產(chǎn)工藝技術(shù)，其在轉(zhuǎn)換效率上的巨大突破必將引發(fā)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)新的市場(chǎng)格局。

轉(zhuǎn)換效率逼近理論值

Alta Devices公司CEO Chris Norris指出：“AltaDevices公司在三個(gè)方面創(chuàng)新，一個(gè)是高效生長(zhǎng)工藝，二是復(fù)用GaAs晶圓的技術(shù)，三是高轉(zhuǎn)換效率。首先我們是在一個(gè)臨時(shí)晶圓（templatewafer）上使用MOCVD生長(zhǎng)薄膜，然后分離薄膜，并復(fù)用這個(gè)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)’（singlejunction）太陽(yáng)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AltaDevices公司的規(guī)劃是明年推出雙結(jié)產(chǎn)品，效率提高至33%。而在未來(lái)也有望提供多結(jié)產(chǎn)品，將轉(zhuǎn)換效率提高到37%。

據(jù)介紹，這種新型太陽(yáng)能電池技術(shù)由加州大學(xué)伯克利分校電氣工程教授EliYablonovitch的研究小組提出，他們?cè)谘芯刻?yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的難以解釋的現(xiàn)象。

這就是自1961年以來(lái)，科學(xué)家就已經(jīng)知道，在理想條件下，陽(yáng)光照射到典型太陽(yáng)能電池上，產(chǎn)生的電能數(shù)量有一個(gè)限度。這個(gè)絕對(duì)限度，從理論上說(shuō)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50年過(guò)去了，研究人員一直無(wú)法接近這一效率：2010年來(lái)，人們?nèi)〉玫淖罡咝蕜倓偝^(guò)26％。

原因在哪里？原來(lái)人們走了一個(gè)錯(cuò)誤的道路—多年來(lái)大家研究的太陽(yáng)能電池都是盡可能收集光子來(lái)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(yáng)能電池散發(fā)光子的效果越好，電壓就越高，就可以產(chǎn)生更大的效率。

太陽(yáng)能電池產(chǎn)生電力，是因?yàn)閬?lái)自太陽(yáng)的光子撞擊電池內(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(dòng)。但在這個(gè)過(guò)程中，撞擊釋放電子也可以產(chǎn)生新的光子，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為發(fā)光（luminescence）。AltaDevices公司采用這一理念開(kāi)發(fā)的新型太陽(yáng)能電池，盡量使它發(fā)光，這樣光子就不會(huì)消失在電池內(nèi)，這就會(huì)有一種自然效果，就是增加太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電壓。所以發(fā)光越好，則產(chǎn)生了更多電量！

輕薄、可彎曲改變傳統(tǒng)電池特性

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還指出，AltaDevices公司采用獨(dú)特的工藝實(shí)現(xiàn)了可彎曲的太陽(yáng)能電池，這將可以激發(fā)更多應(yīng)用，“人類(lèi)100多年來(lái)最偉大的發(fā)明就是移動(dòng)性大大提升，飛機(jī)、汽車(chē)、輪船讓移動(dòng)更方面，但是能源的消耗也更嚴(yán)重，傳統(tǒng)太陽(yáng)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?！?BR>
Chris Norris舉例說(shuō)，目前美軍已經(jīng)采用了AltaDevices公司的太陽(yáng)能電池，如下圖中這個(gè)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這種新型電池板來(lái)產(chǎn)生電力?！彼赋?。

在ChrisNorris看來(lái)，新型太陽(yáng)能電池的應(yīng)用遠(yuǎn)不止這樣，例如可以用于電動(dòng)汽車(chē)—盡管太陽(yáng)能電池的電力現(xiàn)在還難以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)，但他指出，在車(chē)頂部采用這種新型電池后，其產(chǎn)生的電力可以用于電動(dòng)汽車(chē)的電池系統(tǒng)冷卻，由此大大延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。