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作者 張國(guó)斌 （發(fā)自美國(guó)硅谷）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(guó)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(qǐng)看來自硅谷的報(bào)道。 
Alta Devices公司CEO Chris Norris Alta Devices公司CEO Chris Norris指出：“Alta Devices公司在三個(gè)方面創(chuàng)新，一個(gè)是高效生長(zhǎng)工藝，一個(gè)是復(fù)用GaAs晶圓的技術(shù)，一個(gè)是高轉(zhuǎn)換效率。首先我們是在一個(gè)臨時(shí)晶圓（template wafer）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)”（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?cè)谘芯刻柲茈姵剞D(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，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(gè)限度。這個(gè)絕對(duì)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(gè)錯(cuò)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(dòng)。但是，這個(gè)過程中，撞擊釋放電子也可以產(chǎn)生新的光子，這個(gè)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(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！ 救贖據(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(dòng)性大大提升，飛機(jī)、汽車、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。”
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 他舉例說，目前，美軍已經(jīng)采用了Alta Devices公司的太陽能電池，下圖這個(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我們的電池板來產(chǎn)生電力。”他指出。
在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(dòng)汽車----當(dāng)然，太陽能電池的電力現(xiàn)在還難以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)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(dòng)汽車的電池系統(tǒng)冷卻，實(shí)際上可以大大延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)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(shí)間成哦你原來的50分鐘延長(zhǎng)到40小時(shí)！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(shí)間成哦你原來的50分鐘延長(zhǎng)到40小時(shí) 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(shí)沒有將技術(shù)授權(quán)給其他公司的想法。 談到這個(gè)技術(shù)對(duì)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(jià)格可以大幅下降，“5到10年內(nèi)會(huì)影響硅基太陽能產(chǎn)業(yè)。”他表示。 目前，中國(guó)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(guó)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(guó)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。 注：原文作者為電子創(chuàng)新網(wǎng)CEO，張國(guó)斌先生。 |
