侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

太阳能电池具有广阔的提升空间

2008-02-04 11:47
九一隐士
关注


尽管最近光伏转换效率又创新高,但更进一步的改进方法仍是层出不穷。

作者:Michael Hatcher

    在近来的几个月,太阳能的转换效率得到持续的提高,而采用III-V族太阳能电池发电的潜能日益呈现,但很少被关注。去年在米兰召开的欧洲光伏与太阳能会议(European Photovoltaics and Solar Energy Conference)上,有关III-V族太阳能电池技术的发展有了许多新的思路。

    受到现有硅基光伏市场的挤压,III-V电池作为一种商业化产品刚刚被用在陆地设施中。然而在米兰技术讨论中,有关III-V的研究主题从一开始的全体会议上就成为了热点。

    来自Spectrolab的Richard King首先介绍了传统三结聚光设计的最近突破,其光电转换效率达到了40.7%,随后他又展望了未来,通过增加结数有望将转换效率提高到接近理论极限值――72%。

    在InGaN或GaAsN基外延层上增加更多的结数,由此引发的问题不仅是与现有外延结构的晶格失配,而且这些子电池产生的电流也需要与现有的三结匹配,同时陆基应用中太阳光谱的变化特征(尤其是在每天的早间和晚间)也使问题更加复杂。

    King认为四结电池的最大外量子效率可达到59%,而Spectrolab的研究人员初步的设计就已达到35%。四结电池以及将来的五结甚至六结电池也正在迈向商业应用。然而,King更倾向于那些可以在现有III-V工厂内生产的器件。2008年,Spectrolab将生产平均效率达到37%的三结太阳能电池,到2010年效率将提升到40%。

    虽然Spectrolab及Emcore在技术上是该领域的领跑者,但Matthias Meusel强调欧洲顶级的电池制造商Azur Space Solar Power也在陆基应用领域奋力前进。Azur的大部分工作集中在为其商业客户提供定制化设计,同时这家德国公司也生产超薄柔性电池,厚度只有20μm,而通常厚度有145μm之高。

    通过使用12×4英寸的AIXTRON外延炉,Azur生产出效率为35%的电池晶片,并在晶片上开发更多结。该公司也承认,要使这项技术切实可行,就必须提高GaInNAs外延层的质量。Meusel正在开发晶格失配结构,并认为在设计电池时旁路二极管是不可或缺的要素。

    Delaware大学的Allen Barnett介绍说,新增的DARPA项目必须将电池效率提高到50%,并讲解了如何将31.7%的GaInP/GaAs串联电池、6.2%的GaInAsP和5%的Si电池集成在一起组成效率达42.9%的模组,并且他还预测在三年内就能达到50%的目标。

    当然,卫星电源仍然是三结电池的主力市场,在一个关于太空科技的分会上,Emcore的Paul Sharps分析了该公司的ZTJ电池;称呼ZTJ是因为它预示着对GaInP/GaAs/Ge三结设计的改进接近尾声,而且在去年八月份ZTJ就开始进入了空间应用的验证阶段。

    就是在三年前,Sharps认为在单束阳光照度条件下,这些电池组的平均效率极限值是28.5%。但是通过调整ZTJ电池中InGaAlP层的铝组分,Sharps团队改善了电流的匹配程度,并将效率提高至29.5%。他估计今年能大量生产出这些电池,其典型效率将达到30%。

    然而,要达到这个目标就需要完全不同的设计,Sharps相信30%将是晶格匹配、三结太空电池的真正效率极限。Emcore的新型反向变形(IMM)电池看上去是未来太空应用的关键。IMM电池非常薄,乍一看就像一片废弃的铝箔,IMM电池可制成超轻、可卷曲的太阳能电池板,方便卫星和太空飞船在发射后展开太阳能帆板。

    另一家关注四结材料的美国团队是休斯敦大学的Alex Freundlich。Freundlich把另一种GaAsN材料称为“令人郁闷的半导体”。对此材料而言,尽管基于GaAsN的多量子阱(MQW)器件可以获取,但掺杂问题和少数载流子的寿命是困难的关键所在。使用少见的化学束外延技术,该休斯敦研究团队制备了一个在GaAsN和GaAs外延层之间交替出现15个周期的多量子阱层,尽管电流很低,但0.6伏的光电压表明该方案有其价值。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号