新型太阳能电池的高转化率可延长电池续航时间

近期，来自美国硅谷AltaDevices公司推出的一种新型可弯曲可嵌入太阳能电池，其转换效率达到了惊人的29%，预计其未来3年目标是实现转换效率37%！这种新型太阳能电池基于砷化镓材料以及独特的生产工艺技术，在转换效率上的巨大突破必将引发太阳能产业和新能源产业新的市场格局。

转换效率逼近理论值

AltaDevices公司CEOChrisNorris指出：“AltaDevices公司在三个方面创新，一个是高效生长工艺，二是复用GaAs晶圆的技术，三是高转换效率。首先我们是在一个临时晶圆（templatewafer）上使用MOCVD生长薄膜，然后分离薄膜，并复用这个晶圆，由此得到极薄可弯曲的薄膜，它可以做成任何形状，这种平板式‘单结’（singlejunction）太阳能电池可以有高于其他工艺的转换效率。”而“多结”（Multi-junction）电池则含有多层，可吸收多种频率，能够实现更高的效率。所以AltaDevices公司的规划是明年推出双结产品，效率提高至33%。而在未来也有望供应多结产品，将转换效率提高到37%。

据介绍，这种新型太阳能电池技术由加州大学伯克利分校电气工程教授EliYablonovitch的研究小组提出，他们在研究太阳能电池转换效率时发现一个有趣的难以解释的现象。

这就是自1961年以来，科学家就已经了解，在理想条件下，阳光照射到典型太阳能电池上，出现的电能数量有一个限度。这个绝对限度，从理论上说大约是33.5％。这意味着，最多只有33.5％的入射光子能量可以被吸收，并转换成有用的电能。但50年过去了，研究人员一直无法接近这一效率：2010年来，人们取得的最高效率刚刚超过26％。

原因在哪里？原来人们走了一个错误的道路—多年来大家研究的太阳能电池都是尽可能收集光子来出现电能，但实际上，可以用相反的方法—就是让光子逃走！他们研究发现太阳能电池散发光子的效果越好，电压就越高，就可以出现更大的效率。

太阳能电池出现电力，是因为来自太阳的光子撞击电池内的半导体材料，光子的能量敲松材料中的电子，使电子自由流动。但在这个过程中，撞击释放电子也可以出现新的光子，这个过程称为发光（luminescence）。AltaDevices公司采用这一理念开发的新型太阳能电池，尽量使它发光，这样光子就不会消失在电池内，这就会有一种自然效果，就是新增太阳能电池出现的电压。所以发光越好，则出现了更多电量！

轻薄、可弯曲改变传统电池特性

据介绍，这种工艺生产出的极薄的砷化镓薄膜层，使AltaDevices电池厚度仅有1微米，相比之下，人的头发直径大约为40微米厚。

ChrisNorris还指出，AltaDevices公司采用独特的工艺实现了可弯曲的太阳能电池，这将可以激发更多应用，“人类100多年来最伟大的发明就是移动性大大提升，飞机、汽车、轮船让移动更方面，但是能源的消耗也更严重，传统太阳能电池笨重脆弱很难实现便携，而我们的电池则可以轻松实现便携和嵌入应用。”

ChrisNorris举例说，目前美军已经采用了AltaDevices公司的太阳能电池，如下图中这个小巧的两张A4纸大小的电池板可以出现10瓦电力。“另外在野外帐篷顶部也可以采用这种新型电池板来出现电力。”他指出。

在ChrisNorris看来，新型太阳能电池的应用远不止这样，例如可以用于电动汽车—尽管太阳能电池的电力现在还难以驱动电动汽车，但他指出，在车顶部采用这种新型电池后，其出现的电力可以用于电动汽车的电池系统冷却，由此大大延长电池续航时间。

此外，他指出，美军的无人机（UAV）在采用了这种太阳能电池后将空中续航时间从原来的50分钟延长到40小时。

新材料引进撼动能源产业

当谈到这个技术对传统硅基太阳能电池产业的冲击，他表示目前砷化镓材料还比较昂贵，所以在成本上这种电池要比硅基贵很多，随着砷化镓材料成本的降低，这种太阳能电池价格可以大幅下降，“5到10年内会影响硅基太阳能产业。”他表示。