超高效太阳能电池：34%入射太阳光转化为电能！ - 全文

　　一家名为Semprius的创业公司在太阳能领域创造了一项重要记录：该公司发明的太阳能电池板可以把近34%的入射太阳光转化为电能。Semprius表示，一旦其技术得以规模化应用，能效将会非常高，在一些地方，其发电成本可能很快会下降，足以与靠煤和天然气发电的电厂相竞争。

　　

　　Semprius公司的太阳能电池板使用玻璃透镜聚集入射光，使微小光电管的电能产量得以最大化。

　　

　　由于安装太阳能装置需要耗费大量固定成本，包括用于放置太阳能电池板阵列的不动产，因此，为了降低太阳能的成本，最大限度地提高每块太阳能电池板的效率变得很重要。一些公司正在尝试各种各样的方法实现上述目标，包括使用除硅以外的材料。目前，硅是太阳能电池板中最常见的半导体材料。

　　例如，一家名叫阿尔塔设备（（Alta Devices）参见《麻省理工科技创业》2012年3/4期合刊第50页）的创业公司使用一种名叫砷化镓的高效材料来制造柔韧的太阳能电池片。 Semprius也使用了砷化镓，因为相对于硅，砷化镓能够更好地将光能转化为电能（硅太阳能电池板的创纪录转化效率约为23%）。但同时，这种材料的价格比硅的价格贵得多，因此，Semprius正在尝试多种方法来弥补成本。

　　

　　每块电池上的黑色方块就是砷化镓，使用如此少量的昂贵材料可以降低成本。　　

　　其中一种方法是将其太阳能电池板内的单个光吸收装置，即太阳能电池，缩小至仅为600微米宽、600微米长和10微米厚。公司联合创始人、伊利诺斯大学化学和工程学教授约翰·罗杰斯（John Rogers）的研究为这种装置的制造工艺奠定了基础。他找到了一种方法：在一块砷化镓晶片上构筑小电池，很快将它们移开，然后再利用这块晶片制造更多电池。电池生产出来以后，Semprius就可以将电池放置在能够聚集大约1100倍太阳光的玻璃透镜下，以此获得最大化的电能。

　　在太阳能电池板上聚集太阳光并非新颖之举，但如果采用体积较大的硅电池，那么通常就必须得安装一个可将硅电池产生的热量传导出去的冷却系统。 Semprius小型电池产生的热量很少，根本无需冷却，因而进一步削减了成本。该公司的技术副总裁斯科特·伯勒斯（Scott Burroughs）表示，在未来几年内，使用其系统的公用事业公司应该能够将电价维持在每千瓦时八美分。根据美国能源信息管理局（U.S. Energy Information Administration）的数据显示，上述电价比美国的平均零售电价还要低，2001年美国的平均零售电价约为每千瓦时十美分。

　　Semprius的优势也受到了使用透镜聚光的有限性的制约：只有在晴朗无云的天气，电池吸收直射阳光时，系统的工作效率才会达到最佳状态，而在其他任何条件下，能源生产则会大幅下降。即便如此，诸如美国西南部之类的地方比较适宜开展大型的、公用事业规模的工程。

　　但首先，Semprius必须开始大规模生产太阳能电池板。该公司已经从风险投资公司和西门子（从事太阳能发电厂的建造）筹集了4400万美元资金，计划于今年在北卡罗来纳州开办一家小型工厂，该工厂每年制造的太阳能电池板足够输出6兆瓦电能。公司希望能在2013年年底将电能产量增加至30兆瓦，但要实现这一目标，公司必须在资本密集型能源创业公司不再被看好的环境中，筹集到一笔数额不明的资金。

　　Semprius也将会一直快速地降低自己的制造成本，其成本足以与传统的硅太阳能板形成竞争，后者的价格仅在2011年就下跌了一半以上。