《電子技術(shù)應(yīng)用》
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聚光太陽能轉(zhuǎn)換效率創(chuàng)新紀(jì)錄
摘要: 塞木普銳斯公司(Semprius)是一家新創(chuàng)公司,制作微小的太陽能電池,能夠捕捉聚焦的陽光,無需昂貴的冷卻系統(tǒng),公司本周宣布,已經(jīng)制成世界上最高效的太陽能電池板。
Abstract:
Key words :

太陽能跟蹤器:這種陣列的太陽能電池組件制備者是塞木普銳斯公司(Semprius),要進(jìn)行測試。這些模塊安裝在雙軸跟蹤器上,讓它們總是向著太陽。

  塞木普銳斯公司(Semprius)是一家新創(chuàng)公司,制作微小的太陽能電池,能夠捕捉聚焦的陽光,無需昂貴的冷卻系統(tǒng),公司本周宣布,已經(jīng)制成世界上最高效的太陽能電池板。

  這家公司的太陽能電池板使用微型太陽能電池,制備成分是鎵砷化物(gallium arsenide),這種破紀(jì)錄的太陽能模塊包含數(shù)以百計(jì)的微型太陽能電池,每個電池的寬度相當(dāng)于圓珠筆畫出的一條線,這些電池排列在透鏡下,透鏡可聚集陽光1100倍。

  砷化鎵可以更好地吸收陽光,遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過硅,硅材料用于大多數(shù)太陽能電池,但砷化鎵也更昂貴。此外,雖然聚光太陽能電池組件使用較少的半導(dǎo)體材料,但它們通常需要昂貴的光學(xué)器件,冷卻系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng),以使它們一直朝向太陽。塞木普銳斯公司的微觀尺度的太陽能電池,本質(zhì)上可以更好地散熱,這就使它們更便宜。

  塞木普銳斯公司的模塊有另一個好處:硅太陽能電池只能有效地吸收窄頻段太陽光,而這種模塊中的太陽能電池包含三層砷化鎵,每層都經(jīng)過改進(jìn),可以把不同部分太陽光譜轉(zhuǎn)換成電能。

  測試由第三方進(jìn)行,認(rèn)證塞木普銳斯公司太陽能電池板的效率達(dá)到33.9%,這標(biāo)志著首次有太陽能電池組件,可以把三分之一以上的陽光轉(zhuǎn)化為電能,這是指照射在電池板上面的陽光。傳統(tǒng)的硅太陽能電池板通常只能把不到15%的陽光轉(zhuǎn)換成電能,硅太陽能電池板的紀(jì)錄是22.9%。此前,總體太陽能電池板的紀(jì)錄是32%,塞木普銳斯公司說。

  一次性的實(shí)驗(yàn)?zāi)K可以達(dá)到更高的效率,但是,塞木普銳斯公司創(chuàng)紀(jì)錄的模塊設(shè)計(jì)為商用。它的制備采用了相同類型的設(shè)備,公司正在把這些設(shè)備安裝在一所小廠,就在北卡羅來納州(North Carolina)亨德森(Henderson),該工廠會在今年夏天開業(yè)。塞木普銳斯公司首席執(zhí)行官喬伊•卡爾(Joe Carr)說:“這是一個很好的跡象,這些效率都是我們的客戶可以預(yù)期的。”

  塞木普銳斯公司的工藝可以形成數(shù)以萬計(jì)的微型太陽能電池,這些電池都在一個單一的砷化鎵晶片上,要使用化學(xué)蝕刻和機(jī)器人系統(tǒng),把每一層轉(zhuǎn)移到一種廉價的基質(zhì)上。這同一個砷化鎵晶圓可重復(fù)使用多次,這就降低了成本。這種方法是基于一項(xiàng)技術(shù),可以轉(zhuǎn)移小型電子器件,從晶圓上轉(zhuǎn)移到其他基質(zhì)上,開發(fā)者是約翰•羅杰斯(John Rogers),他是伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)材料科學(xué)與工程教授。

  聚光太陽能電池板使用跟蹤系統(tǒng),跟蹤太陽。這些系統(tǒng)很昂貴,而且可能不可靠,大多數(shù)屋頂上都不能安裝,這就限制了它們的應(yīng)用。它們也只在天氣晴朗的地區(qū)管用,因?yàn)樵陉幪?,可能使輸出功率下降很多,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的太陽能電池。

  但是,因?yàn)楦櫹到y(tǒng)成本下降,多層太陽能電池的效率提高,所以,聚光光伏太陽能開始顯得更具吸引力。大型安裝項(xiàng)目中,這種類型的太陽能電池模塊最近幾個月一直在增加。

  塞木普銳斯公司正在建設(shè)它的工廠,這是處在太陽能產(chǎn)業(yè)特別困難的時期。供過于求和生產(chǎn)成本的下降,導(dǎo)致太陽能電池板價格迅速下降,這就使新公司難以進(jìn)入市場,并迫使一些現(xiàn)有的制造商破產(chǎn)。

  為了應(yīng)對價格下跌,許多太陽能企業(yè),包括塞木普銳斯公司,都集中提高效率。只要制造業(yè)成本持續(xù)降低,提高效率就可降低太陽能電池板的每瓦成本。更重要的是,這也降低了安裝和相關(guān)設(shè)備的成本,這可以占到一半以上的太陽能發(fā)電成本。塞木普銳斯公司也盡可能多地學(xué)習(xí)成熟的制造技術(shù),這會使它更容易擴(kuò)大生產(chǎn),降低開發(fā)成本。

  塞木普銳斯公司還有另一個優(yōu)勢:就是與西門子的合作伙伴關(guān)系。除了提供直接融資(西門子擁有該公司16%的股份)之外,西門子還提供生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),可以建設(shè)完整的太陽能農(nóng)場,而且,這一合作伙伴關(guān)系也使它更容易取得銀行融資。

  這一小廠塞木普銳斯公司計(jì)劃在今年夏天開業(yè),每年可生產(chǎn)30兆瓦的太陽能電池板。塞木普銳斯公司預(yù)計(jì),那里生產(chǎn)的電池面板會具有成本競爭力,可以進(jìn)行一些應(yīng)用,卡爾說。增加生產(chǎn),達(dá)到100兆瓦,就會使成本足夠低,這樣,這種技術(shù)就可以競爭過中國制造的廉價太陽能電池板。

  最終,每千瓦時太陽能發(fā)電的成本取決于多個因素,如融資成本,土地成本,有多近的輸電線路,當(dāng)?shù)貏趧恿r格等等。但卡爾認(rèn)為,塞木普銳斯公司產(chǎn)生的太陽能發(fā)電,每千瓦時不到10美分,這就足夠低,可以獲得一部分公用事業(yè)市場,在許多地區(qū)都是這樣。更重要的是,他說,公司可以做到這一點(diǎn),不需要借助政府補(bǔ)貼。

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