新型聚光光伏電池效率達(dá)到50%
時(shí)間：2011-03-01 22:22:34
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[導(dǎo)讀]新電池可以使太陽(yáng)能更好地匹配太陽(yáng)光譜，價(jià)格低于每千瓦小時(shí)10美分。有一家新創(chuàng)公司名為太陽(yáng)能交*公司（SolarJunction），這家公司說(shuō)，它的先導(dǎo)制造工廠正在生產(chǎn)太陽(yáng)能電池組，這些電池的效率超過(guò)目前市場(chǎng)上最好的產(chǎn)
新電池可以使太陽(yáng)能更好地匹配太陽(yáng)光譜，價(jià)格低于每千瓦小時(shí)10美分。
有一家新創(chuàng)公司名為太陽(yáng)能交*公司（SolarJunction），這家公司說(shuō)，它的先導(dǎo)制造工廠正在生產(chǎn)太陽(yáng)能電池組，這些電池的效率超過(guò)目前市場(chǎng)上最好的產(chǎn)品。這一進(jìn)展依賴于新的半導(dǎo)體材料，這些材料都是公司開(kāi)發(fā)的，這一進(jìn)展有助于制造一種類型的太陽(yáng)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(yáng)發(fā)電。
聚光光伏系統(tǒng)只占今天太陽(yáng)能總額的一小部分，只有幾兆瓦的生產(chǎn)容量裝機(jī)，相比之下，有很多千兆瓦容量的是傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板。它們局限于特別陽(yáng)光好的地方，在那里它們與太陽(yáng)熱能競(jìng)爭(zhēng)，太陽(yáng)熱能是今天最便宜的太陽(yáng)能形態(tài)，它使用鏡子，聚集陽(yáng)光，目的是產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)。這些進(jìn)展是屬于太陽(yáng)能電池效率方面，只是最近才使聚光光伏系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)，在某些地區(qū)就是這樣。
克雷格-斯托弗（CraigStauffer）是太陽(yáng)能交*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(shuō)，他公司的新電池可以使太陽(yáng)能價(jià)格低于每千瓦小時(shí)10美分，形成對(duì)比的是每千瓦小時(shí)16.5美分或更多，這是典型太陽(yáng)能電池板的價(jià)格。太陽(yáng)能交*公司的電池需要較少的層，少于許多其他超高效太陽(yáng)能電池，而且可更好地匹配太陽(yáng)光譜。
太陽(yáng)能交*公司的電池根據(jù)設(shè)計(jì)是用于光伏系統(tǒng)，要使用很多鏡子或透鏡，聚集陽(yáng)光1000倍。聚集陽(yáng)光可提高大部分太陽(yáng)能電池的效率，但是，這些太陽(yáng)能電池根據(jù)設(shè)計(jì)要采用這樣的高度聚光，就是所謂的多結(jié)電池，這種電池效果特別好，因?yàn)樗鼈儼瑑蓚€(gè)或三個(gè)半導(dǎo)體層，用以吸收不同顏色的太陽(yáng)光，而不是單一的半導(dǎo)體層，這種單一層用于傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板。
聚光太陽(yáng)能發(fā)電已經(jīng)受阻，因?yàn)殡y以找到一些半導(dǎo)體，以便在分離光譜時(shí)有最佳方式，但是，這種半導(dǎo)體也有相應(yīng)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這就使這種電池易于制作。太陽(yáng)能交*公司的技術(shù)解決了這一問(wèn)題，可用于紅端光譜（infraredendofthespectrum），這部分已證明是最具挑戰(zhàn)性的，對(duì)多結(jié)電池的開(kāi)發(fā)而言就是這樣。在傳統(tǒng)的多結(jié)電池中，有些半導(dǎo)體材料根據(jù)設(shè)計(jì)是用于這部分光譜，但要么是吸收的光都是太遠(yuǎn)的紅外線，要么是不兼容其他半導(dǎo)體，因此，電池就需要昂貴的緩沖層。
斯托弗說(shuō)，他公司的新材料都沒(méi)有這些問(wèn)題。他沒(méi)有透露具體這些材料是用什么制成，但他說(shuō)，其晶體結(jié)構(gòu)可兼容其他半導(dǎo)體材料，用于多結(jié)電池，并且可以進(jìn)行改進(jìn)，以吸收不同波長(zhǎng)，從而提高效率。這家公司稱它們是可調(diào)式光譜晶格匹配材料（AdjustableSpectrumLatticeMatchedmaterials）。
這種新電池使用了一種新材料，可以轉(zhuǎn)換41%的太陽(yáng)光能量，轉(zhuǎn)化為電能，相對(duì)比的38%至39%是市場(chǎng)上的其他多結(jié)電池。（世界紀(jì)錄的效率比這高，但研究人員已經(jīng)取得這樣的水平，采用的是一次性電池，是在實(shí)驗(yàn)室制成的，不是生產(chǎn)線上生產(chǎn)。）跳上兩個(gè)百分點(diǎn)就可大大改變太陽(yáng)能系統(tǒng)的價(jià)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(huì)從數(shù)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(shuō)，該公司也制成了兩種新的半導(dǎo)體，可用于未來(lái)的電池，這樣就可以使效率高達(dá)50%。因?yàn)檫@些材料都很容易生長(zhǎng)，就在彼此頂部生長(zhǎng)，因此，這種五層設(shè)備的制備只需要同樣的成本，就像三層設(shè)備一樣。他預(yù)計(jì)，該公司能生產(chǎn)這種電池，時(shí)間是在五年之內(nèi)。
“我不會(huì)感到驚訝，如果它們達(dá)到50%，但問(wèn)題是什么時(shí)候，它們將花費(fèi)多少錢，”杰里-奧爾森（JerryOlson）說(shuō)，他是科羅拉多州戈?duì)柕牵℅olden）國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NationalRenewableEnergyLaboratory）的首席科學(xué)家。他說(shuō)，這一計(jì)劃將需要更長(zhǎng)的時(shí)間，可能會(huì)超過(guò)公司的設(shè)想，因?yàn)檫@種太陽(yáng)能電池是復(fù)雜的。
即使不到每千瓦小時(shí)10美分，聚光光伏系統(tǒng)發(fā)電價(jià)格仍遠(yuǎn)為昂貴，超過(guò)化石燃料，化石燃料成本往往不到每千瓦小時(shí)六美分，并具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，就是可以晝夜運(yùn)行。奧爾森說(shuō)，雖然聚光光伏系統(tǒng)還比較少見(jiàn)，但它們有可能成為最便宜的一種太陽(yáng)能光伏電池，因?yàn)楦叨染奂?yáng)光，會(huì)在用量上減少所需土地和昂貴的半導(dǎo)體材料。
有一家新創(chuàng)公司名為太陽(yáng)能交*公司（SolarJunction），這家公司說(shuō)，它的先導(dǎo)制造工廠正在生產(chǎn)太陽(yáng)能電池組，這些電池的效率超過(guò)目前市場(chǎng)上最好的產(chǎn)品。這一進(jìn)展依賴于新的半導(dǎo)體材料，這些材料都是公司開(kāi)發(fā)的，這一進(jìn)展有助于制造一種類型的太陽(yáng)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(yáng)發(fā)電。
聚光光伏系統(tǒng)只占今天太陽(yáng)能總額的一小部分，只有幾兆瓦的生產(chǎn)容量裝機(jī)，相比之下，有很多千兆瓦容量的是傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板。它們局限于特別陽(yáng)光好的地方，在那里它們與太陽(yáng)熱能競(jìng)爭(zhēng)，太陽(yáng)熱能是今天最便宜的太陽(yáng)能形態(tài)，它使用鏡子，聚集陽(yáng)光，目的是產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)。這些進(jìn)展是屬于太陽(yáng)能電池效率方面，只是最近才使聚光光伏系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)，在某些地區(qū)就是這樣。
克雷格-斯托弗（CraigStauffer）是太陽(yáng)能交*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(shuō)，他公司的新電池可以使太陽(yáng)能價(jià)格低于每千瓦小時(shí)10美分，形成對(duì)比的是每千瓦小時(shí)16.5美分或更多，這是典型太陽(yáng)能電池板的價(jià)格。太陽(yáng)能交*公司的電池需要較少的層，少于許多其他超高效太陽(yáng)能電池，而且可更好地匹配太陽(yáng)光譜。
太陽(yáng)能交*公司的電池根據(jù)設(shè)計(jì)是用于光伏系統(tǒng)，要使用很多鏡子或透鏡，聚集陽(yáng)光1000倍。聚集陽(yáng)光可提高大部分太陽(yáng)能電池的效率，但是，這些太陽(yáng)能電池根據(jù)設(shè)計(jì)要采用這樣的高度聚光，就是所謂的多結(jié)電池，這種電池效果特別好，因?yàn)樗鼈儼瑑蓚€(gè)或三個(gè)半導(dǎo)體層，用以吸收不同顏色的太陽(yáng)光，而不是單一的半導(dǎo)體層，這種單一層用于傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板。
聚光太陽(yáng)能發(fā)電已經(jīng)受阻，因?yàn)殡y以找到一些半導(dǎo)體，以便在分離光譜時(shí)有最佳方式，但是，這種半導(dǎo)體也有相應(yīng)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這就使這種電池易于制作。太陽(yáng)能交*公司的技術(shù)解決了這一問(wèn)題，可用于紅端光譜（infraredendofthespectrum），這部分已證明是最具挑戰(zhàn)性的，對(duì)多結(jié)電池的開(kāi)發(fā)而言就是這樣。在傳統(tǒng)的多結(jié)電池中，有些半導(dǎo)體材料根據(jù)設(shè)計(jì)是用于這部分光譜，但要么是吸收的光都是太遠(yuǎn)的紅外線，要么是不兼容其他半導(dǎo)體，因此，電池就需要昂貴的緩沖層。
斯托弗說(shuō)，他公司的新材料都沒(méi)有這些問(wèn)題。他沒(méi)有透露具體這些材料是用什么制成，但他說(shuō)，其晶體結(jié)構(gòu)可兼容其他半導(dǎo)體材料，用于多結(jié)電池，并且可以進(jìn)行改進(jìn)，以吸收不同波長(zhǎng)，從而提高效率。這家公司稱它們是可調(diào)式光譜晶格匹配材料（AdjustableSpectrumLatticeMatchedmaterials）。
這種新電池使用了一種新材料，可以轉(zhuǎn)換41%的太陽(yáng)光能量，轉(zhuǎn)化為電能，相對(duì)比的38%至39%是市場(chǎng)上的其他多結(jié)電池。（世界紀(jì)錄的效率比這高，但研究人員已經(jīng)取得這樣的水平，采用的是一次性電池，是在實(shí)驗(yàn)室制成的，不是生產(chǎn)線上生產(chǎn)。）跳上兩個(gè)百分點(diǎn)就可大大改變太陽(yáng)能系統(tǒng)的價(jià)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(huì)從數(shù)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(shuō)，該公司也制成了兩種新的半導(dǎo)體，可用于未來(lái)的電池，這樣就可以使效率高達(dá)50%。因?yàn)檫@些材料都很容易生長(zhǎng)，就在彼此頂部生長(zhǎng)，因此，這種五層設(shè)備的制備只需要同樣的成本，就像三層設(shè)備一樣。他預(yù)計(jì)，該公司能生產(chǎn)這種電池，時(shí)間是在五年之內(nèi)。
“我不會(huì)感到驚訝，如果它們達(dá)到50%，但問(wèn)題是什么時(shí)候，它們將花費(fèi)多少錢，”杰里-奧爾森（JerryOlson）說(shuō)，他是科羅拉多州戈?duì)柕牵℅olden）國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NationalRenewableEnergyLaboratory）的首席科學(xué)家。他說(shuō)，這一計(jì)劃將需要更長(zhǎng)的時(shí)間，可能會(huì)超過(guò)公司的設(shè)想，因?yàn)檫@種太陽(yáng)能電池是復(fù)雜的。
即使不到每千瓦小時(shí)10美分，聚光光伏系統(tǒng)發(fā)電價(jià)格仍遠(yuǎn)為昂貴，超過(guò)化石燃料，化石燃料成本往往不到每千瓦小時(shí)六美分，并具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，就是可以晝夜運(yùn)行。奧爾森說(shuō)，雖然聚光光伏系統(tǒng)還比較少見(jiàn)，但它們有可能成為最便宜的一種太陽(yáng)能光伏電池，因?yàn)楦叨染奂?yáng)光，會(huì)在用量上減少所需土地和昂貴的半導(dǎo)體材料。
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