光伏每周技术资讯汇总(第二十九期)

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  美国海军研究实验室物理学家罗伯特。沃尔特斯博士称,“这项研究已得出一种新的、切实可行而又晶格匹配的多结太阳能电池设计方案。该太阳能电池具备在集中光照下电能转化效率超过标志性的50%的潜力。当前,集中光照下三结太阳能电池效率的世界纪录是44%”,同时,人们还普遍认为,太阳能电池效率要获得更大提高还需重大的技术突破。“

  在多结(MJ)太阳能电池内部,每个结被”调谐“到适应太阳光谱中不同波段以提高光电转化效率。高带隙的半导体材料用于吸收短波辐射,而长波辐射则被传递到其后的半导体中。理论上,如果太阳能电池的结平面无限大,其最大光电转换效率可接近87%。目前的难点在于研发一种可以达到大范围多带隙且结晶质量高的半导体材料系统。

  通过探索新型半导体材料和应用能带结构工程,使用应变平衡量子阱结构,海军研究实验室研究小组已设计出一种多结太阳能电池,它具有从0.7到1.8电子伏特的直接带隙,带隙材料与磷化铟衬底完全晶格匹配。

  沃尔特斯博士补充说,”拥有具备这样一个大范围多带隙的完全晶格匹配的材料是打破当前太阳能电池光电转化效率世界纪录的关键。众所周知,与磷化铟达到晶格匹配的材料能具有大约1.4电子伏特及其以下的带隙,但是具备更高直接带隙的三元合金半导体是不存在的。“

  人们发现铟铝砷锑四元合金可以生长为与磷化铟晶格匹配的高带隙材料层,这项原始性创新为太阳能电池实现高转化效率开创了一条新路。通过借鉴以往将锑系化合物应用于检测器和激光的经验,美国海军研究实验室的科学家建立了铟铝砷锑的能带结构模型,并证明了这种材料具备拥有1.8电子伏特直接带隙的潜力。根据这项研究结果,并使用一个包括辐射和非辐射复合的模型,美国海军研究实验室科学家设计了一种太阳能电池,其在集中太阳光照下电能转化效率可能超过50%。

  海军研究实验室科学家依托最近一项由美国能源部(DoE)授予的先进研究计划局能源项目(ARPA-E),与微链接器件公司和美国纽约的罗切斯特技术学院一起,将执行一个为期三年的材料和器件开发计划以实现这种新型太阳能电池技术。

  德国Heliatek公布其有机光伏电池突破12%

  德国光伏企业Heliatek GmbH近日宣布,该公司的有机光伏电池转换效率已经突破12%。这一世界记录已经得到了检测机构SGS的认可。

  Heliatek公司是与德国乌尔姆大学(University of Ulm)、德累斯顿工业大学合作研发的这项技术。据该公司透露,经过SGS机构的检测证明,与传统的技术比较而言,这款有机光伏电池(或者简称OPV)”在微弱的光照下及超高的温度条件下拥有卓越的表现性能。“有机光伏电池之前的转换效率是10.7%,而这一最新的世界记录是在这一基础上进一步提升,据悉,之前的世界记录同样是由 Heliatek公司在九个月前创造的。

  预计Heliatek一体化光伏薄膜的首次合作应用将在2013年晚些时候投入商业化阶段。与此同时,该公司已发起一轮融资计划,从目前及最新的投资者手中为其最新的卷到卷生产流水线筹集6000万欧元。

  这款创造世界记录的电池结合了两种专利吸波材料,可通过高电压提升能源利用率。其中一种吸波材料是由德国乌尔姆大学下属有机化学和先进材料研究院进行开发及合成的。该研究院的负责人Peter B?uerle教授也是Heliatek公司的共同创立者。Heliatek公司声称,由于有机光伏电池在弱光性及高温下的表现,其创造的12%的世界记录可媲美于晶体硅及薄膜光伏等传统光伏技术14%至15%的转换效率。

  “我们非常高兴能继续凭借这一里程碑性的成就引领有机光伏产业。我们将继续努力,希望到2015年转换效率能够达到15%,并且逐步将之应用到Heliatek的卷到卷生产流水线。我们生产光伏薄膜,而非光伏组件。我们的客户是建筑及建材产业、汽车及灯光架构等,将光伏薄膜产品打造成能源采集元件,从而增加产品的功能性,”Thibaud Le Séguillon说道。

  此外,这一最新世界记录的突破还要感谢德国教育与研究部(German Ministry of Education and Research)、欧盟FP7项目以及德国研究基金会(German Research Foundation)在研发方面给予的支持。

  NREL推出光伏硅晶片筛选设备

  2013年1月11日,美国能源部国家可再生能用实验室(National Renewable Energy Laboratory,简称NREL)宣布旗下科学家已开发光伏硅晶片筛选系统(Silicon Photovoltaic Wafer Screening System,简称SPWSS)。该筛选系统为立方体炉,每一面均约15英寸,可装配进生产线。

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