第一情报 ---能源与环境

美国创造出光伏发电41.6%的新高转化效率

供稿人:王静波  供稿时间:2009-9-27   关键字:多结太阳能电池  光伏发电  转换效率  
今年8月,美国加州Spectrolab公司公布,他们研制的多结太阳能电池创造了光伏电池41.6%的转化率纪录(实验室测试),并且性价比还很高。
 
在美国国家能源实验室的测试中,Spectrolab公司推出的多结太阳能电池,转换效率达到了创纪录的41.6%。而其他企业的产品,比如我国无锡尚德的多晶硅冥王星电池转化率大约为17.2%,Suniva的ARTisun单晶硅电池转化率大约为18.5%。
 
 Spectrolab将一块光伏电池分为多层,每层都有专门吸收太阳光谱中某个特定频率范围内的光波——比如,一层专门吸收蓝光的光子能量,另一层专门吸收绿光,再来一层专门吸收红光能量等等。在设计中,多结太阳能电池通过使用3个子电池的能带隙将太阳光谱区分成3个较小的区块,每个子电池均能有效地将光转换成电流。
 
经过测算,这种电池的单位面积——0.3174平方厘米在24小时内就可以转换4.805瓦的电力。
可贵的是这种思路还可以再度扩展,Spectrolab公司科学家预测,使用3个以上的PN结(如下图所示),并改善材料与设计,将能够达到58%的理论效率值,同时成本会降低一半左右。加上使用一种新等级的变形半导体材料,还能让多结太阳能电池有更大的自由度,很好地进行太阳能光谱转换。
 
图表 1  高效光伏电池发电原理
图片来源:第一财经周刊
 
Spectrolab公司由于隶属波音公司,因此其前的主营业务是给航天业供应光伏电池与太阳能电池板。但是,此次报道的这项发明有可能将其推到地面商业化太阳能发电的前沿。因为其成本相当低廉——这些光伏电池的单位面积成本大约为40美分。分析假设,如果用户购买500个单位面积的光伏电池,就能维持一台空调夏季制冷所需电力,按照20年周期计算电价大概位0.8元/千瓦时。而目前我国太阳能电池厂的发电成本在30元/千瓦时左右,按照20年回收期计算,每度电的成本在1元以上,甚至接近2元。因此,Spectrolab公司公司的这项发明从成本角度大大提高了太阳能发电的竞争力。
 
  附:
    目前光伏发电主要采用的技术:
    单晶硅:转化率22%左右,价格高昂;
    多晶硅:转化率16%左右,成本略低;
    薄膜光伏组件:转化率10%以下,成本最低。
 
参考资料:

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