高效聚光光伏电池研制在美起航 将提高光电转换率

太阳能是免费的，几乎没有限制。对于“能量就是生命”的人来说，没有理由对它视而不见，浪费它。然而，即使是光电转换效率最高、最主流的硅太阳能电池，也只能使用四分之一的光能。据英国《经济学家》杂志在网上发表的一篇文章称，尽管目前晶体硅太阳能电池仍具有价格低廉、技术成熟等显著优势，但随着石化能源枯竭导致的危机日益临近，科学家们已经开始寻找更有效的替代品。〔1002〕〔1000〕伊利诺伊大学香槟分校的约翰·米多·罗格博士是其中之一。他和美国聚光光伏组件制造商semprius联合开发的新型硅片在最新的测试项目中表现出了优异的性能。事实上，早在2012年，semprius就宣布其光伏组件的转换效率创下了当时的世界纪录，达到了33.9%（有效面积），这一点得到了户外检查的证实。这一次，在2014年AAAs会议上，罗格宣布其光电转换效率达到42.5%。即使封装到面板中，它也可以保持在35%，经过适当的调试，它可以达到惊人的50%。

这种新电池的秘密是什么？

答案是，它的结构不是传统的形式，而是在每个电池板中一层一层地堆叠四块硅片。

一般来说，太阳能电池是由半导体材料制成的。每个半导体都有一个称为带隙的特性，这使半导体彼此不同。带隙决定了半导体可以吸收的最长波长，也控制了它可以从波长较短的光子中获得的能量上限。

通常，由于带隙的存在，传统太阳能电池很难捕捉长波光中的光子，而短波光中的光子无法充分利用。

为了克服这个缺点，John· Rogge在制作四个堆叠电池时使用了不同的材料。其目的是使上层电池的带隙最低值与下一层电池的带隙最高值一致，依此类推。通过这种方式，每层电池可以吸收光谱中的几个波长，并将它们转换为电能。同时，其他波长；泄漏&rdquo；可供下一层使用，最终充分利用一切。

与之前的其他实验室成果一样，为了实现商业化，这种新型电池面临的最大问题是如何降低砷、镓和铟等稀有金属的成本。John· Rogge的方法是减少太阳能电池表面半导体材料的涂层面积。传统电池需要全涂层，但罗格的新产品只需要0.1%的表面积。半导体材料以仅一平方毫米大小的点的形式分散在整个电池的表面&mdash&mdash；这意味着在125平方米的电池板上会有100万个这样的材料点。在这些点上方，安装了廉价的玻璃透镜，可以将阳光收集到电池组中，以确保所有入射光都有与之对应的材料点。

更值得一提的是这种新型电池的涂层工艺&mdash&mdash在砷化镓晶片上生长小型电池，快速剥离，然后使用晶片制造更多电池。这是通过在原始砷化镓衬底上放置临时涂层，然后将新太阳能电池的衬底放置在涂层顶部来实现的。一旦硅片被加工，转移喷涂过程将把电池从砷化镓衬底转移到插入的硅片上。

目前，semprius产品正在全球14个地点进行测试。至于进入批量生产后的成本，仍然很难估计。然而，John· Rogge本人表示，西门子已宣布其有能力使光伏发电的成本低于火力发电的成本。虽然在解决储能问题之前，光伏发电无法完全取代石化能源的地位，但在目前不包括补贴的成本水平下，光伏发电仍能在某些方面做出贡献。

新面板还具有美观和美观的优点。至少，它肯定比燃煤发电厂漂亮得多。