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新型聚光光伏電池效率可高達50%
來源:麻省理工科技創(chuàng)業(yè) 日期:2011-3-1 作者: 點擊:

新電池可以使太陽能更好地匹配太陽光譜,價格低于每千瓦小時10美分。

有一家新創(chuàng)公司名為太陽能交叉公司(Solar Junction),這家公司說,它的先導制造工廠正在生產太陽能電池組,這些電池的效率超過目前市場上最好的產品。這一進展依賴于新的半導體材料,這些材料都是公司開發(fā)的,這一進展有助于制造一種類型的太陽能系統(tǒng),這種系統(tǒng)稱為聚光光伏系統(tǒng),是一種更有吸引力的方式,可以用太陽發(fā)電。

聚光光伏系統(tǒng)只占今天太陽能總額的一小部分,只有幾兆瓦的生產容量裝機,相比之下,有很多千兆瓦容量的是傳統(tǒng)太陽能電池板。它們局限于特別陽光好的地方,在那里它們與太陽熱能競爭,太陽熱能是今天最便宜的太陽能形態(tài),它使用鏡子,聚集陽光,目的是產生蒸汽,驅動汽輪機。這些進展是屬于太陽能電池效率方面,只是最近才使聚光光伏系統(tǒng)更經濟,在某些地區(qū)就是這樣。

克雷格-斯托弗(CraigStauffer)是太陽能交叉公司創(chuàng)始人之一,這家公司位于加利福尼亞州圣何塞市(SanJose),他說,他公司的新電池可以使太陽能價格低于每千瓦小時10美分,形成對比的是每千瓦小時16.5美分或更多,這是典型太陽能電池板的價格。太陽能交叉公司的電池需要較少的層,少于許多其他超高效太陽能電池,而且可更好地匹配太陽光譜。

太陽能交叉公司的電池根據設計是用于光伏系統(tǒng),要使用很多鏡子或透鏡,聚集陽光1000倍。聚集陽光可提高大部分太陽能電池的效率,但是,這些太陽能電池根據設計要采用這樣的高度聚光,就是所謂的多結電池,這種電池效果特別好,因為它們包含兩個或三個半導體層,用以吸收不同顏色的太陽光,而不是單一的半導體層,這種單一層用于傳統(tǒng)太陽能電池板。

聚光太陽能發(fā)電已經受阻,因為難以找到一些半導體,以便在分離光譜時有最佳方式,但是,這種半導體也有相應的結晶結構,這就使這種電池易于制作。太陽能交叉公司的技術解決了這一問題,可用于紅端光譜(infraredendofthespectrum),這部分已證明是最具挑戰(zhàn)性的,對多結電池的開發(fā)而言就是這樣。在傳統(tǒng)的多結電池中,有些半導體材料根據設計是用于這部分光譜,但要么是吸收的光都是太遠的紅外線,要么是不兼容其他半導體,因此,電池就需要昂貴的緩沖層。

斯托弗說,他公司的新材料都沒有這些問題。他沒有透露具體這些材料是用什么制成,但他說,其晶體結構可兼容其他半導體材料,用于多結電池,并且可以進行改進,以吸收不同波長,從而提高效率。這家公司稱它們是可調式光譜晶格匹配材料(Adjustable Spectrum Lattice Matchedmaterials)。

這種新電池使用了一種新材料,可以轉換41%的太陽光能量,轉化為電能,相對比的38%至39%是市場上的其他多結電池。(世界紀錄的效率比這高,但研究人員已經取得這樣的水平,采用的是一次性電池,是在實驗室制成的,不是生產線上生產。)跳上兩個百分點就可大大改變太陽能系統(tǒng)的價格,尤其是聚光光伏系統(tǒng),只有約20%的成本是屬于電池。提高電池輸出功率,就會從數量上減少透鏡、金屬框架、跟蹤系統(tǒng)和其他元件,這些占80%的成本。

 斯托弗說,該公司也制成了兩種新的半導體,可用于未來的電池,這樣就可以使效率高達50%。因為這些材料都很容易生長,就在彼此頂部生長,因此,這種五層設備的制備只需要同樣的成本,就像三層設備一樣。他預計,該公司能生產這種電池,時間是在五年之內。

“我不會感到驚訝,如果它們達到50%,但問題是什么時候,它們將花費多少錢,”杰里-奧爾森(Jerry Olson)說,他是科羅拉多州戈爾登(Golden)國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory)的首席科學家。他說,這一計劃將需要更長的時間,可能會超過公司的設想,因為這種太陽能電池是復雜的。

即使不到每千瓦小時10美分,聚光光伏系統(tǒng)發(fā)電價格仍遠為昂貴,超過化石燃料,化石燃料成本往往不到每千瓦小時六美分,并具有相當的優(yōu)勢,就是可以晝夜運行。奧爾森說,雖然聚光光伏系統(tǒng)還比較少見,但它們有可能成為最便宜的一種太陽能光伏電池,因為高度聚集陽光,會在用量上減少所需土地和昂貴的半導體材料。

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