新型太陽能電池的高轉化率可延長電池續航時間

近期，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，其轉換效率達到了驚人的29%，預計其將來3年目標是實現轉換效率37%！這種新型太陽能電池基于砷化鎵材料以及神奇的加工工藝技術，在轉換效率上的巨大沖破必將引發太陽能產業和新能源產業新的市場格局。

轉換效率逼近理論值

AltaDevices公司CEOChrisNorris指出：“AltaDevices公司在三個方面創新，一個是高效生長工藝，二是復用GaAs晶圓的技術，三是高轉換效率。首先我們是在一個臨時晶圓（templatewafer）上使用MOCVD生長薄膜，然后分離薄膜，并復用這個晶圓，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’（singlejunction）太陽能電池可以有高于其他工藝的轉換效率。”而“多結”（Multi-junction）電池則含有多層，可吸收多種頻率，能夠實現更高的效率。所以AltaDevices公司的規劃是明年推出雙結產品，效率提高至33%。而在將來也有望供應多結產品，將轉換效率提高到37%。

據解析，這種新型太陽能電池技術由加州大學伯克利分校電氣工程教授EliYablonovitch的研究小組提出，他們在研究太陽能電池轉換效率時發現一個有趣的難以解釋的現象。

這就是自1961年以來，科學家就已經知道，在理想條件下，陽光照射到典型太陽能電池上，出現的電能數量有一個限度。這個絕對限度，從理論上說約莫是33.5％。這意味著，最多惟有33.5％的入射光子能量可以被吸收，并轉換成有用的電能。但50年過去了，研究人員一直無法接近這一效率：2010年來，人們取得的最高效率剛剛超過26％。

原由在哪里？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出現電能，但實際上，可以用相反的辦法—就是讓光子逃走！他們研究發現太陽能電池散發光子的效果越好，電壓就越高，就可以出現更大的效率。

太陽能電池出現電力，是因為來自太陽的光子撞擊電池內的半導體材料，光子的能量敲松材料中的電子，使電子自由流動。但在這個過程中，撞擊釋放電子也可以出現新的光子，這個過程稱為發光（luminescence）。AltaDevices公司采用這一理念開發的新型太陽能電池，盡量使它發光，這樣光子就不會消失在電池內，這就會有一種自然效果，就是新增太陽能電池出現的電壓。所以發光越好，則出現了更多電量！

輕薄、可彎曲改變傳統電池特性

據解析，這種工藝加工出的極薄的砷化鎵薄膜層，使AltaDevices電池厚度僅有1微米，相比之下，人的頭發直徑約莫為40微米厚。

ChrisNorris還指出，AltaDevices公司采用神奇的工藝實現了可彎曲的太陽能電池，這將可以激發更多使用，“人類100多年來最高尚的發明就是移動性大大提升，飛機、汽車、輪船讓移動更方面，但是能源的消耗也更嚴重，傳統太陽能電池笨重脆弱很難實現便攜，而我們的電池則可以輕松實現便攜和嵌入使用。”

ChrisNorris舉例說，目前美軍已經采用了AltaDevices公司的太陽能電池，如下圖中這個小巧的兩張A4紙大小的電池板可以出現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出現電力。”他指出。

在ChrisNorris看來，新型太陽能電池的使用遠不止這樣，例如可以用于電動車—盡管太陽能電池的電力今朝還難以驅動電動車，但他指出，在車頂部采用這種新型電池后，其出現的電力可以用于電動車的電池系統冷卻，由此大大延長電池續航時間。

此外，他指出，美軍的無人機（UAV）在采用了這種太陽能電池后將空中續航時間從原來的50分鐘延長到40小時。

新材料引進撼動能源產業

當談到這個技術對傳統硅基太陽能電池產業的沖擊，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年內會影響硅基太陽能產業。”他表示。

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