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      Alta Devices刷新太陽能電池效率

      發布時間:2011-06-27 來源:semi 中國

      機遇與挑戰:

      • 研究人員積極研究提高太陽能效率技術

      市場數據:


      創建于2007年,位于美國加州Santa Clara的阿爾塔設備公司(Alta Devices)稱,已取得創紀錄的太陽能電池效率達28.2%,接近理論最大值33.5%。這個數值大約比去年的紀錄高出2個百分點。阿爾塔設備公司稱,其創新技術可用于進行大規模生產。

      如果太陽能發電要與化石燃料競爭,提高效率就必不可少。增加單個太陽能電池的輸出功率,就可減少每套設備所需要的電池數,也可以削減某些方面的成本,如安裝,布線以及一些電子裝置方面,因為要把電池板連接到電網。

      阿爾塔設備公司的研究人員研究砷化鎵(gallium arsenide),提高內在屬性,使它“幾乎成為理想的太陽能電池材料,”Alta合伙創始人、加州理工大學(Caltech)應用物理學教授Harry Atwater說,當太陽能電池吸收陽光時,部分能量在陽光照射下產生電子,這些電子被迅速引出電池,形成電力。如果電子被提取得不夠快,它們就會衰變,釋放能量,成為熱或光。喪失這種能量作為熱量,就會減少電池產生的電壓和電流量,也減少功率輸出。但是,相反,如果電子產生的是光,這種光就可被太陽能電池再次吸收,生成另一個電子,這就提供了另一個機會,使能量在陽光下可成為電力。

      在砷化鎵中,幾乎所有的電子都是產生光,而不是熱。在這種最高質量的材料樣品中,每進入一個光子,光生產和再吸收循環可發生100次,這就提供了很高的概率,產生的電子最終會被引導發電。為了實現創紀錄的太陽能電池的效率,阿爾塔設備公司的研究人員開發了一些化學處理方法,用于材料裂紋,否則,這些裂紋會有一種傾向,絆住電子,并使它們釋放能量作為熱。他們還努力改進電池背面,確保產生的光子被反射回材料中,從而更有可能使它們產生電力。

      值得注意的是,研究人員能夠實現高效率,采用的一些技術,阿特沃特說可以用于廉價制造。砷化鎵太陽能電池生產成本一直就非常高,因為他們的制備是采用極高質量的半導體晶片,類似于計算機芯片所用的那種。為了削減成本,阿爾塔設備公司正在使用一項技術,稱為外延層剝離(epitaxial liftoff),這種技術的早期版本,開創者是阿爾塔設備公司的聯合創始人Eli Yablonovitch,是在20世紀80年代提出的。在該技術的最新版本中,這種晶圓被用作種模板,以培育非常薄的層狀晶體材料,形成太陽能電池。這些層隨后會擺脫晶圓,采用化學蝕刻剝離,從而使晶圓可以再次使用。

      Atwater說,公司正在努力改善外延層剝離,開發更好的方法,在晶圓上生長結晶層。目前的方法稱為化學氣相沉積法(chemical vapor deposition),速度太慢,難以制備廉價的太陽能電池。

      這種高效率電池,阿爾塔設備公司已經生產,是體積小的一次性設備。這家公司更大的太陽能電池組件效率較低,約21%。通常情況下,公司轉向大規模生產時,效率會下降幾個百分點。阿爾塔設備公司也需要證明,這種高效率電池可持續使用數十年,經受風吹雨打,不會顯著降低性能。
       

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