NREL開(kāi)發(fā)出將“火星探測(cè)器”光伏電池“帶回人間”的新工藝

:美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)開(kāi)發(fā)出了一種在III-V族元素中使用砷化鎵和其他化合物生產(chǎn)光伏電池的改進(jìn)方法。這些材料以效率極高而著稱，但其昂貴的生產(chǎn)成本意味著它們的使用僅限于衛(wèi)星和無(wú)人飛行器等小衛(wèi)星應(yīng)用。

雖然非常高效，但I(xiàn)II-V太陽(yáng)能電池生產(chǎn)成本非常昂貴，目前僅使用于一些利基應(yīng)用中。

NREL的科學(xué)家們目前已經(jīng)找到了改進(jìn)III-V族電池生產(chǎn)的方法，這一工藝被稱為氫化物氣相外延（hydride vapor phase epitaxy，HVPE）。

NREL的一位資深科學(xué)家Aaron Ptak表示，HVPE并不新穎，科學(xué)家們從50-60年代就開(kāi)始關(guān)注它，他們更樂(lè)意將之稱為“全新的、50歲的增長(zhǎng)技術(shù)”。D-HVPE工藝的關(guān)鍵是使用雙室反應(yīng)器以沉積不同的層面，通過(guò)這些反應(yīng)器，他們能夠?qū)⑸a(chǎn)時(shí)間從一個(gè)小時(shí)縮短到大約兩分鐘。

這一團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)能夠生產(chǎn)出25.3%效率的砷化鎵電池。雖然NREL承認(rèn)這一工藝不會(huì)立即使成本降低到具有除衛(wèi)星、軍事和其他利基應(yīng)用以外的商業(yè)吸引力。但NREL戰(zhàn)略能源分析中心的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析小組成員Kelsey Horowitz預(yù)測(cè)，伴隨著技術(shù)調(diào)整和規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，使用D-HVPE制造的電池可生產(chǎn)出$0.20-0.80/W的電力，可用于便攜式/可佩戴太陽(yáng)能板等應(yīng)用，因?yàn)檫@類中間市場(chǎng)可以接受更高的價(jià)格。

研究人員還承認(rèn)，商業(yè)化的過(guò)程將是另一個(gè)非常昂貴的步驟。Ptak表示他們有一個(gè)非常好的研發(fā)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)試規(guī)模的反應(yīng)堆，但他們沒(méi)有辦法從A走到B，因?yàn)檫@將是需要大量資本的一步。

NREL還與美國(guó)Microlink Devices公司合作，以實(shí)現(xiàn)另一種超輕型電池概念的商業(yè)化，其在生產(chǎn)過(guò)程中同樣使用了砷化鎵。由Microlink開(kāi)發(fā)的三結(jié)電池已經(jīng)達(dá)到37.75%的效率，功率密度超過(guò)3000W/kg，已經(jīng)被用于Zephyr S HALE——一種完全使用太陽(yáng)能的高空無(wú)人機(jī)，能夠執(zhí)行類似于衛(wèi)星的功能。

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