鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1214次 | 2020年04月10日
Solar3D三維設(shè)計(jì)提升太陽能儲能電池效率
加利福尼亞州(California)圣巴巴拉(SantaBarbara)有一家公司,名為太陽能3D公司(Solar3D),這家公司計(jì)劃制作的硅太陽能電池比傳統(tǒng)電池更加有效,因?yàn)樗柚斯饫w技術(shù)的陷光概念。公司聲稱,它的三維設(shè)計(jì)可以把光聚集到硅中,以便被捕捉,從而使這種材料有更多時間把光轉(zhuǎn)換成電能。
硅有一個理論上最大的光電轉(zhuǎn)換效率,就是29%,但今天市場上的電池板,效率只有15%至18%。太陽能3D公司的設(shè)計(jì)還沒有確切的效率數(shù)字,但首席執(zhí)行官吉姆•尼爾森(JimNelson)說,我認(rèn)為,它將接近硅的理論效率。我們不能達(dá)到29%,沒有人可以用硅達(dá)到那么高,但我們希望盡可能接近。
太陽能3D公司的設(shè)計(jì)將克服降低太陽能電池效率的兩個因素。首先,照射到太陽能電池板的光線,有30%被反射和丟失了。第二,光照射到硅時出現(xiàn)的許多電子,在到達(dá)外圍電路之前,又被這種材料重新吸收。
尼爾森說,這種新的設(shè)計(jì)有一些溝槽,就在上面的集光層,是用二氧化硅或其他類似材料制成;這些溝槽可以引導(dǎo)光線向下,有助于消除反射。下層是一個三維結(jié)構(gòu)陣列,每一個結(jié)構(gòu)都有幾微米寬,通過模擬光纖中使用的波導(dǎo)來陷光。光纖含有兩個圓柱層,具有不同的折射率,持續(xù)地把光反射回核心。尼爾森說,這種三維結(jié)構(gòu)將使光線四處反彈,直到光子出現(xiàn)盡可能多的電子。我們也會使觸點(diǎn)非常接近發(fā)生這種情況的地方,這樣,電子就不必移動很遠(yuǎn),他說。
也存在許多其他的陷光概念。另一種借用光纖技術(shù)的方法,就是光纖太陽能電池,喬治亞理工學(xué)院(GeorgiaTech)的研究人員已經(jīng)制成,是用染料敏化太陽能電池纏繞光纖制成。但是,尼爾森說,太陽能3D公司的電池是使用傳統(tǒng)的硅材料,所以它們的制備可以采用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備,也可以被放進(jìn)現(xiàn)有的模塊。
太陽能3D公司處在非常早期的階段,它開始著手的時候,正值風(fēng)險(xiǎn)投資家都不敢投資太陽能技術(shù),因?yàn)閱映杀竞芨?。但這家公司并不尋求風(fēng)險(xiǎn)資本。相反,它的基金來自私人投資者,包括尼爾森,他具有金融背景,但對可再生能源有一種熱情。分析家說,這家公司的成功將取決于,它的制造成本是否可以爭得過傳統(tǒng)晶硅技術(shù)。新興技術(shù)要在市場上站穩(wěn)腳跟,是非常困難的,馬修?范因斯坦(MatthewFeinstein)說,他是勒克斯研究公司(LuxResearch)的分析師。銀行可貼現(xiàn)性往往是一個重要問題,因?yàn)檫@些技術(shù)都沒有可靠的業(yè)績記錄。
像太陽能3D公司的這些技術(shù),有望帶來更高的效率,是很好的,因?yàn)樗鼈儗⑹固柲馨l(fā)電更便宜,喬治娜•貝內(nèi)代蒂(GeorginaBenedetti)說,他是弗若斯特&沙利文公司(Frost&Sullivan)的分析師。不過,她說,業(yè)界普遍面對的重要挑戰(zhàn),是來自我國制造業(yè)的競爭。我國產(chǎn)的太陽能板更便宜,再加上成本控制方面的麻煩,就導(dǎo)致索林德拉公司(Solyndra)垮臺,這是加利福尼亞州(California)弗里蒙特(Fremont)的一家太陽能電池板制造商,最近宣布破產(chǎn),之前曾獲得美國能源部貸款擔(dān)保的支持。
但尼爾森似乎沒有被嚇倒。他相信太陽能3D公司的設(shè)計(jì),而且這種設(shè)計(jì)可以兼容現(xiàn)有太陽能基礎(chǔ)設(shè)施。我們的整個方法是考慮采用大批量生產(chǎn),他說。我們的整個目的是使它具有競爭力。公司預(yù)計(jì),到2011年年底會有一個原型裝置。