微型聚光太阳能电池创纪录

太阳能电池能有多小，而且仍然可以供电?六百微米宽怎么样?这样，它的直径就相当于圆珠笔尖点下的一个点。

美国能源部国家再生能源实验室(NationalRenewableEnergyLaboratory)最近确认，取得了超过41%的效率，他们聚集1000倍太阳光，用途于微型电池，这种电池是赛普留斯公司制作的，这是这种倍率的一个最高效率纪录。太阳能电池的能量转换效率，是指电池把阳光转换成电能的百分比。

能源部的种子基金，连同国家再生能源实验室升夏孵化器项目(SunShotIncubatorprogram)的专家们，提升了赛普留斯公司，使这家小型电子新创公司，依靠它的新创意，在太阳能电池世界出现巨大影响。

赛普留斯公司的三结电池是用砷化镓(galliumarsenide)制成。低成本镜头把太阳光线聚焦到微型电池上，达1100倍。它们微小的尺寸意味着，它们只占整个太阳能电池组件面积的千分之一，这就降低了模块的成本。此外，使用大量小型电池，有助于分散不必要的热量，分散到整个电池结构中，这样，就不要昂贵的热管理硬件，如散热片。

赛普留斯公司工程师使用公司的专利技术，就是微转移印花工艺(micro-transferprintingprocess)，使微型电池从生长基质转移到晶圆上。采用大规模并行工艺，成千上万的电池可以同时转移。这就使原来的基板可以反复使用，大大降低了成本。它也供应了一种方法，可以处理非常小的电池。

这种低成本方法，赛普留斯公司高管说，使制造成本减少了50%，这就引起能源巨头西门子的青睐，西门子今年买下赛普留斯公司16%的股份，这属于2000万美元的风险资本投资。

升夏孵化器项目激励私人投资

2007年以来，美国能源部投资5000万美元，使35家太阳能新创公司参与光伏孵化器项目，就是现在的升夏孵化器，是属于国家再生能源实验室。现在，这些公司的私人投资总额超过13亿美元，达25倍。

美国能源部和国家可再生能源实验室，选择赛普留斯公司作为他们的一家光伏孵化器公司，那是在2010年。孵化器公司获得100万到300万美元，开发他们的概念，制成实际工作原型，或进入试点项目。而且他们也利用国家再生能源实验室科学家的专业知识，协助他们克服障碍，测试可靠性和有效性。

转移印花技术发展，创新太阳能电池应用

但是，赛普留斯公司的背景故事，开始于美国伊利诺斯大学(UniversityofIllinois)，约翰?罗杰斯(JohnRogers)教授和他的小组开发转移印刷工艺，最初是打算用于柔性电子产品。

不久，罗杰斯意识到，应用这项技术，可以进行聚光光伏(CpV)设计，而且会更加有利可图。

赛普留斯公司培育临时层，是在原砷化镓基板上进行，然后，在这一层上，培育多结太阳能电池结构。然后，晶圆经加工后，使用转移印花工艺，从砷化镓基板中上取下电池，把它们转移到内插晶圆上。

国家再生能源实验室最先进的测试和表征仪器，在检测太阳能电池的质量和效率，比如赛普留斯公司制作的这个模块。来源：国家再生能源实验室

我们使用的方法，完全不同于一直沿用的那些，堪传?高萨尔(KanchanGhosal)说，他是聚光光伏应用工程经理和首席研究员，获得赛普留斯公司光伏孵化器奖(pVIncubatorAward)。这种方法使用微型电池和转移印刷，显着减少使用的材料，采用高度聚光的光伏组件。它供应了一种高度并行的方法，制造这种模块，依靠的是成熟的微电子工艺和设备。

聚光光伏需求，预计每年新增一倍

今年，赛普留斯公司破土动工，在北卡罗来纳州(NorthCarolina)亨德森(Henderson)建立一所制造厂。北卡罗莱纳州和地方机构投资790万美元，用于这所5万平方英尺的厂，全面建成后，预计会雇用256人。

北卡罗莱纳州州长贝福?普尔杜(Bevperdue)指出，他们州投资教育和职业培训，所以，这家公司就选择那里的位置。这所厂预计明年开始运营，初始容量为5兆瓦，最终会发展为35兆瓦。

现有的高度聚光光伏市场，有望每年新增一倍或更多，在未来9年都是这样，到2020年，会达到10万千瓦以上的电力，赛普留斯公司首席执行官焦伊?卡尔(JoeCarr)说。

与能源部和国家可再生能源实验室合作，富有成效。

赛普留斯公司最初考虑使用这种微转移印花技术制作太阳能电池，是在2007年，当时给予支持的下一代基金，来自美国能源部能源效率和可再生能源办公室(OfficeofEnergyEfficiencyandRenewableEnergy)。

2010年，赛普留斯公司获得了四个地点中的一处，就属于现在的升夏孵化器，孵化器资金来自能源部，是从国家再生能源实验室分离出来。

高萨尔笑了，他还记得那疯狂的时刻，那是完成光伏孵化器应用的时候。

那时，我们勉强符合标准，高萨尔说。规定说，必须有一个现成的模块，才有资格，但我们只有一些小方块，几个电池，还不是真正的模块。

因此，赛普留斯公司的工程师们紧锣密鼓地工作，夜以继日，制成我们的第一个模块。

在截止日期前两天，我们就得到了良好的结果，采用的就是第一个模块，高萨尔说。我们申请孵化器资金，就是采用这个模块的结果和一个升级计划。

高萨尔问公司工程师，是否能满足硬性期限和宏伟目标，这都是国家再生能源实验室规定的，我当时有不少忧虑。他回忆说，国家再生能源实验室要求的很多可交付成果，之前都没有完成。

但最后都完成了，而赛普留斯公司成为最新的孵化器公司，结果超过了预期，通过了国家再生能源实验室合同的严格规定。

看起来像是要求过高，但我们都达到了目标，高萨尔说。

从明年开始，这种模块将在北卡罗莱纳州厂生产，这种模块是24英寸乘18英寸，约两个半英寸深，聚光倍数超过1100倍太阳光，效率超过31%。这些模块具有成本竞争力，可媲美化石燃料技术，因为是大量生产。