新型太阳能电池技术激发无限应用

作者 张国斌
（发自美国硅谷）在目前实用太阳能电池技术中，多数是基于多晶硅或者单晶硅材料，其转换效率最多18%左右，而来自美国硅谷的Alta Devices公司采用推出的一种新型可弯曲可嵌入太阳能电池，它的转换效率达到惊人的29%！ 其未来3年目标是实现转换效率37%！这种新型太阳能电池基于砷化镓材料以及独特的生产工艺技术，它将引发太阳能产业和新能源产业什么变革？请看来自硅谷的报道。

90788Alta Devices公司CEO Chris Norris
Alta Devices公司CEO Chris Norris指出：“Alta Devices公司在三个方面创新，一个是高效生长工艺，一个是复用GaAs晶圆的技术，一个是高转换效率。首先我们是在一个临时晶圆（template wafer）上使用MOCVD生长薄膜，然后分离薄膜，并复用这个晶圆，由此得到极薄可弯曲的薄膜，它可以做成任何形状，这种平板式“单结”（single junction）太阳能电池可以有高于其他工艺的转换效率。”而“多结”（Multi-junction）电池则含有多层，可吸收多种频率，能够实现更高的效率。所以Alta Devices公司的规划是明年推出双结产品，效率提高到33%！未来提供多结产品，转换效率提高到37%！

90789
据介绍，这种新型太阳能电池技术由加州大学伯克利分校电气工程教授Eli Yablonovitch的研究小组提出，他们在研究太阳能电池转换效率时发现一个有趣的难以解释的现象。
这就是自1961年以来，科学家已经知道，在理想条件下，阳光照射到典型太阳能电池上，产生的电能数量有一个限度。这个绝对限度，从理论上说大约是33.5％。这意味着，最多只有33.5％的入射光子能量可以被吸收，并转换成有用的电能。但是50年过去了，研究人员一直无法接近这一效率：2010年来，人们取得的最高效率刚刚超过26％。

原因在哪里？原来人们走了一个错误的道路----多年来大家研究的太阳能电池都是尽可能收集光子来产生电能，但实际上，可以用相反的方法----就是让光子 逃走！他们研究发现太阳能电池散发光子的效果越好，电压就越高，也可以产生更大的效率。

太阳能电池产生电力，是因为来自太阳的光子撞击电池内的半导体材料，光子的能量敲松材料中的电子，使电子自由流动。但是，这个过程中，撞击释放电子也可以产生新的光子，这个过程称为发光（luminescence）。Alta Devices公司采用这一理念开发的新型太阳能电池，尽量使它发光，这样光子就不会消失在电池内，这就会有一种自然效果，就是增加太阳能电池产生的电压。所以发光更好，则产生了更多电量！

救赎据介绍，这种工艺生产出的极薄的砷化镓薄膜层，使Alta Devices电池厚度仅有1微米，相比之下，人的头发直径大约为40微米厚。

Chris Norris指出Alta Devices公司还采用独特的工艺实现了可完曲的太阳能电池，这样可以激发更多应用，“人类100多年来最伟大的发明就是移动性大大提升，飞机、汽车、轮船让移动更方面，但是能源的消耗也更严重，传统太阳能电池笨重脆弱很难实现便携，而我们的电池则可以轻松实现便携和嵌入应用。”

90790Alta Devices公司还采用独特的工艺实现了可完曲的太阳能电池
他举例说，目前，美军已经采用了Alta Devices公司的太阳能电池，下图这个小巧的两张A4纸大小的电池板可以产生10瓦电力，“另外，在野外帐篷顶部也可以采用我们的电池板来产生电力。”他指出。


90791

90792

在Chris Norris看来，新型太阳能电池的应用远不止这样，例如可以用于电动汽车----当然，太阳能电池的电力现在还难以驱动电动汽车，但是他指出，在车顶部采用这种新型电池后，其产生的电力可以用于电动汽车的电池系统冷却，实际上可以大大延长电池续航时间。

此外，他指出，美军的无人机（UAV）在采用了这种太阳能电池后将空中续航时间成哦你原来的50分钟延长到40小时！这是非常大的提升！


90793
美军的无人机（UAV）在采用了这种太阳能电池后将空中续航时间成哦你原来的50分钟延长到40小时


Chris Norris表示，目前Alta Devices公司通过自己的晶圆厂生产这种电池，良率可以达到99%，每月产能在200兆瓦左右，暂时没有将技术授权给其他公司的想法。
谈到这个技术对传统硅基太阳能电池产业的冲击，他表示目前砷化镓材料还比较昂贵，所以在成本上这种电池要比硅基的贵很多，随着砷化镓材料成本的降低，这种太阳能电池价格可以大幅下降，“5到10年内会影响硅基太阳能产业。”他表示。

目前，中国太阳能电池企业很多是基于多晶硅或者单晶硅技术，本来已经遭受美国的所谓倾销制裁，在新技术的冲击下，未来发展前景更是暗淡。希望国内企业可以从新技术突破盘，不要重蹈光盘产业淘汰磁带产业的悲剧。
注：原文作者为电子创新网CEO，张国斌先生。