機(jī)遇與挑戰(zhàn)：
- 研究人員積極研究提高太陽能效率技術(shù)
市場數(shù)據(jù)：
- 太陽能電池效率已達(dá)28.2％，接近理論最大值
創(chuàng)建于2007年，位于美國加州Santa Clara的阿爾塔設(shè)備公司（Alta Devices）稱，已取得創(chuàng)紀(jì)錄的太陽能電池效率達(dá)28.2％，接近理論最大值33.5％。這個(gè)數(shù)值大約比去年的紀(jì)錄高出2個(gè)百分點(diǎn)。阿爾塔設(shè)備公司稱，其創(chuàng)新技術(shù)可用于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
如果太陽能發(fā)電要與化石燃料競爭，提高效率就必不可少。增加單個(gè)太陽能電池的輸出功率，就可減少每套設(shè)備所需要的電池?cái)?shù)，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?yàn)橐央姵匕暹B接到電網(wǎng)。
阿爾塔設(shè)備公司的研究人員研究砷化鎵（gallium arsenide），提高內(nèi)在屬性，使它“幾乎成為理想的太陽能電池材料，”Alta合伙創(chuàng)始人、加州理工大學(xué)（Caltech）應(yīng)用物理學(xué)教授Harry Atwater說，當(dāng)太陽能電池吸收陽光時(shí)，部分能量在陽光照射下產(chǎn)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(huì)衰變，釋放能量，成為熱或光。喪失這種能量作為熱量，就會(huì)減少電池產(chǎn)生的電壓和電流量，也減少功率輸出。但是，相反，如果電子產(chǎn)生的是光，這種光就可被太陽能電池再次吸收，生成另一個(gè)電子，這就提供了另一個(gè)機(jī)會(huì)，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(chǎn)生光，而不是熱。在這種最高質(zhì)量的材料樣品中，每進(jìn)入一個(gè)光子，光生產(chǎn)和再吸收循環(huán)可發(fā)生100次，這就提供了很高的概率，產(chǎn)生的電子最終會(huì)被引導(dǎo)發(fā)電。為了實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的太陽能電池的效率，阿爾塔設(shè)備公司的研究人員開發(fā)了一些化學(xué)處理方法，用于材料裂紋，否則，這些裂紋會(huì)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(jìn)電池背面，確保產(chǎn)生的光子被反射回材料中，從而更有可能使它們產(chǎn)生電力。
值得注意的是，研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)高效率，采用的一些技術(shù)，阿特沃特說可以用于廉價(jià)制造。砷化鎵太陽能電池生產(chǎn)成本一直就非常高，因?yàn)樗麄兊闹苽涫遣捎脴O高質(zhì)量的半導(dǎo)體晶片，類似于計(jì)算機(jī)芯片所用的那種。為了削減成本，阿爾塔設(shè)備公司正在使用一項(xiàng)技術(shù)，稱為外延層剝離（epitaxial liftoff），這種技術(shù)的早期版本，開創(chuàng)者是阿爾塔設(shè)備公司的聯(lián)合創(chuàng)始人Eli Yablonovitch，是在20世紀(jì)80年代提出的。在該技術(shù)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(huì)擺脫晶圓，采用化學(xué)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(fā)更好的方法，在晶圓上生長結(jié)晶層。目前的方法稱為化學(xué)氣相沉積法（chemical vapor deposition），速度太慢，難以制備廉價(jià)的太陽能電池。
這種高效率電池，阿爾塔設(shè)備公司已經(jīng)生產(chǎn)，是體積小的一次性設(shè)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(zhuǎn)向大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，效率會(huì)下降幾個(gè)百分點(diǎn)。阿爾塔設(shè)備公司也需要證明，這種高效率電池可持續(xù)使用數(shù)十年，經(jīng)受風(fēng)吹雨打，不會(huì)顯著降低性能。
