新型太陽能電池開辟移動(dòng)設(shè)備能源新路
時(shí)間：2012-11-01 10:07:34
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太陽能電池
移動(dòng)設(shè)備
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[導(dǎo)讀]目前，在實(shí)用的太陽能電池技術(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，而來自美國硅谷AltaDevices公司推出的一種新型可彎曲可嵌入太陽能電池，其轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了驚人的29%，且其未來3年目
目前，在實(shí)用的太陽能電池技術(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，而來自美國硅谷AltaDevices公司推出的一種新型可彎曲可嵌入太陽能電池，其轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了驚人的29%，且其未來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)，其在轉(zhuǎn)換效率上的巨大突破必將引發(fā)太陽能產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)新的市場格局。
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)家就已經(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，就可以產(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)。但在這個(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）。AltaDevices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)了可彎曲的太陽能電池，這將可以激發(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。”
Chris Norris舉例說，目前美軍已經(jīng)采用了AltaDevices公司的太陽能電池，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?！傲硗庠谝巴鈳づ耥敳恳部梢圆捎眠@種新型電池板來產(chǎn)生電力?！彼赋觥?BR>
在ChrisNorris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—盡管太陽能電池的電力現(xiàn)在還難以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車，但他指出，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，由此大大延長電池續(xù)航時(shí)間。
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)家就已經(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，就可以產(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)。但在這個(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）。AltaDevices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)了可彎曲的太陽能電池，這將可以激發(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。”
Chris Norris舉例說，目前美軍已經(jīng)采用了AltaDevices公司的太陽能電池，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?！傲硗庠谝巴鈳づ耥敳恳部梢圆捎眠@種新型電池板來產(chǎn)生電力?！彼赋觥?BR>
在ChrisNorris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—盡管太陽能電池的電力現(xiàn)在還難以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車，但他指出，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，由此大大延長電池續(xù)航時(shí)間。
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