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Alta Devices刷新太阳能电池效率

2021-03-08 ryder

创建于2007年,位于美国加州SantaClara的阿尔塔设备公司(AltaDevices)称,已取得创纪录的太阳能电池效率达28.2%,接近理论最大值33.5%。这个数值约莫比去年的纪录高出2个百分点。阿尔塔设备公司称,其创新技术可用于进行大规模加工。


倘若太阳能发电要与化石燃料竞争,提高效率就必不可少。新增单个太阳能电池的输出功率,就可减少每套设备所要的电池数,也可以削减某些方面的成本,如安装,布线以及一些电子装置方面,因为要把电池板连接到电网。


阿尔塔设备公司的研究人员研究砷化镓(galliumarsenide),提高内在属性,使它几乎成为理想的太阳能电池材料,Alta合伙创始人、加州理工大学(Caltech)使用物理学教授HarryAtwater说,当太阳能电池吸收阳光时,部分能量在阳光照射下出现电子,这些电子被迅速引出电池,形成电力。倘若电子被提取得不够快,它们就会衰变,释放能量,成为热或光。丧失这种能量作为热量,就会减少电池出现的电压和电流量,也减少功率输出。但是,相反,倘若电子出现的是光,这种光就可被太阳能电池再次吸收,生成另一个电子,这就供应了另一个机会,使能量在阳光下可成为电力。


在砷化镓中,几乎所有的电子都是出现光,而不是热。在这种最高质量的材料样品中,每进入一个光子,光加工和再吸收循环可发生100次,这就供应了很高的概率,出现的电子最终会被引导发电。为了实现创纪录的太阳能电池的效率,阿尔塔设备公司的研究人员开发了一些化学解决办法,用于材料裂纹,否则,这些裂纹会有一种倾向,绊住电子,并使它们释放能量作为热。他们还努力改进电池背面,确保出现的光子被反射回材料中,从而更加有可能使它们出现电力。


值得留意的是,研究人员能够实现高效率,采用的一些技术,阿特沃特说可以用于廉价制造。砷化镓太阳能电池加工成本一直就非常高,因为他们的制备是采用极高质量的半导体晶片,类似于计算机芯片所用的那种。为了削减成本,阿尔塔设备公司正在使用一项技术,称为外延层剥离(epitaxialliftoff),这种技术的早期版本,开创者是阿尔塔设备公司的联合创始人EliYablonovitch,是在20世纪80年代提出的。在该技术的最新版本中,这种晶圆被用作种模板,以培育非常薄的层状晶体材料,形成太阳能电池。这些层随后会摆脱晶圆,采用化学蚀刻剥离,从而使晶圆可以再次使用。


Atwater说,公司正在努力改善外延层剥离,开发更好的办法,在晶圆上生长结晶层。目前的办法称为化学气相沉积法(chemicalvapordeposition),速度太慢,难以制备廉价的太阳能电池。


这种高效率电池,阿尔塔设备公司已经加工,是体积小的一次性设备。这家公司更大的太阳能电池包件效率较低,约21%。通常情况下,公司转向大规模加工时,效率会下降几个百分点。阿尔塔设备公司也要证明,这种高效率电池可继续使用数十年,经受风吹雨打,不会显著降低性能。

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