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    突破性太陽能電池技術能否有出頭之日?

    發布時間: 2015-01-27 10:06:33    來源: 麻省理工科技評論
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    [摘要]電池組是一塊矩形的平板,有電影院屏幕那么大,安裝在厚厚的鋼底座上,配備有追蹤系統,可以使電池板始終朝向太陽。

      魔法圖章

      Semprius并不是在乞求投資。在太陽能技術繁榮的泡沫時期,初創公司Solyndra獲得大約10億美元的風險投資,而且還得到了美國政府以貸款形式提供的5億美元以用于建設大型工廠。幾年前,Semprius本可以輕松籌到4000萬美元來提高產量,將成本降得更低。不像早期的太陽能初創公司那樣把賭注放在開發生產設備上,Semprius更注重使用廉價的現有設備,其中有些設備是LED設備。利用現有LED制造設備的過剩產能很容易制造出所需的設備。

      沒有關鍵的新型生產技術,公司是不可能生存下去的,但這種技術卻是極其簡單。在Semprius北卡羅萊納州的工廠里,你可在兩個由玻璃密封的裝置中看到這項技術,每個裝置和辦公用復印機差不多大不上。仔細察看,你會看到機器人手臂的一端是一個刻有圖案的橡膠圖章。就是這個圖章使Semprius實現了高效率、低成本的太陽能發電。

      這個圖章由羅杰斯的實驗室開發,它可以使Semprius對一種叫做聚光光伏的太陽能技術進行改進,這種技術的歷史已有幾十年了。做法就將透鏡放在電池上方將光線聚焦到電池上,這樣就可以增加太陽能電池收集的能量?,F有的技術是使用400平方厘米大的透鏡將光線聚焦在1厘米大的太陽能電池上,聚光率為400。

      利用Semprius的印章可制造出太陽能電池陣列,所述的太陽能電池比聚光光電池中使用的電池更小更薄。為了讓聚光技術起作用,需要將所述太陽能電池拿起排成陣列,與透鏡陣列的透鏡配對――這時就需要印章上場了。它可以一次拾起并運送數千個微小的太陽能電池,而不損壞它們,完全降低了使用微型太陽能電池的經濟成本。

      微型太陽能電池有很多優勢:由它們所需材料較少,因此可由較高昂貴的半導體材料制成,這種材料比硅更有效率。而且,它的散熱性能很好,可以強烈日照下工作,聚光率可達到1600:1,遠高于400:1。因此,產生與傳統太陽能電池相同電量所需的材料和資金要少得多。

      這些優勢和透鏡的巧妙設計使Semprius在2012打破了太陽能轉換紀錄。但伯勒斯表示,今年所取得的另一項成就會使公司走得更遠。Semprius展示了它秘密武器橡膠印章--有了它就可以快速準確將由不同半導體材料制成的電池堆疊起來。這也是研究人員長期以來一直想做到的,因為這樣可以使半導體材料與太陽光譜相匹配。光線中的某些波長的光線會被一種材料吸收,其他波長的光線會穿過半導體,以此類推。

      用傳統的設備是無法實現電池的堆疊的。Semprius的橡膠印章和極薄的半導體片使排列電池變得更加容易,在電池之間實現電連接。

      伯勒斯預計今年Semprius將打破現有紀錄,然后優化技術,很快會再創新紀錄。如果Semprius能夠堅持到今年年底,這就會變成現實。

      黑暗之谷

      西門子公司在2011年購得Semprius的股份。在對Semprius的技術進行仔細評估后,西門子公司太陽能全球業務部經理托馬斯·馬特(ThomasMart)說:“我們看到了通往實現電力低成本的道路。”

      西門子和Semprius制定了共同合作計劃,Semprius負責生產聚光光伏設備,西門子利用它的技術優勢建立太陽能工廠。但是,在西門子投資Semprius15個月以后,事情發生了變化。

      對傳統的硅太陽能電池的巨大投入,尤其在中國,降低了生產的成本,而且市場上充斥著價格低廉的太陽能光板。由于太陽能光板價格低廉,太陽能公司幾乎不可能再更換技術(例如太陽能薄片或聚光光伏板)來參與競爭。很多有希望的公司倒下了,規劃好的聚光光伏市場萎縮了,這一切都促使西門子選擇退出這個行業,結束與Semprius的合作,這標志著Semprius開始進入困難時期。

      Semprius的太陽能設備最適合太陽能發電廠使用。西門子的支持會有助于說服它們采用這項新技術,但失去了西門子這個伙伴,這項工作變得極為困難。

      對Semprius來說更糟糕的是,傳統的硅太陽能光板的價格還會繼續下降,效率還會更高。硅片是太陽能電池中最昂貴的部分,制造硅片的新方法可將硅片的成本降低一半甚至更多。新的太陽能電池設計正漸漸逼近Semprius的轉換效率。這種優勢最終會使太陽能比化石燃料更便宜,即使沒有Semprius的技術。

      但是硅太陽能還沒有達到這個效率,這對于Semprius來說是個機會。據美國能源信息管理局估計,新的太陽能發電廠的發電成本將低于每千瓦時15美分――遠高于天然氣發電的每千瓦時6.5美分的標準。因此,如果Semprius不倒下的話,它將很快擁有使太陽能光板發電成本達到每千瓦時5美分的技術,這項技術可能會吸引那些計劃建設新發電廠的企業。“不需要新發明,只需良好堅固的工程即可,” 伯勒斯說。

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