三维设计提升太阳能电池效率

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这种三维结构将使光线四处反弹，直到光子产生尽可能多的电子
　　
　　作者：普拉奇•帕特尔



　　加利福尼亚州（California）圣巴巴拉（Santa Barbara）有一家公司，名为太阳能3D公司（Solar3D），这家公司计划制作的硅太阳能电池比传统电池更有效，因为它借助了光纤技术的陷光概念。公司声称，它的三维设计可以把光聚集到硅中，以便被捕捉，从而使这种材料有更多时间把光转换成电能。



　　硅有一个理论上最大的光电转换效率，就是29％，但今天市场上的电池板，效率只有15％至18％。太阳能3D公司的设计还没有确切的效率数字，但首席执行官吉姆•尼尔森（Jim Nelson）说，“我认为，它将接近硅的理论效率。我们不能达到29％，没有人可以用硅达到那么高，但我们希望尽可能接近。”



　　太阳能3D公司的设计将克服降低太阳能电池效率的两个因素。首先，照射到太阳能电池板的光线，有30％被反射和丢失了。第二，光照射到硅时产生的许多电子，在到达外围电路之前，又被这种材料重新吸收。

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　　尼尔森说，这种新的设计有一些沟槽，就在上面的集光层，是用二氧化硅或其他类似材料制成；这些沟槽可以引导光线向下，有助于消除反射。下层是一个三维结构阵列，每一个结构都有几微米宽，通过模拟光纤中使用的波导来陷光。光纤含有两个圆柱层，具有不同的折射率，持续地把光反射回核心。尼尔森说，这种三维结构将使光线四处反弹，直到光子产生尽可能多的电子。“我们也会使触点非常接近发生这种情况的地方，这样，电子就不必移动很远，”他说。



　　也存在许多其他的陷光概念。另一种借用光纤技术的方法，就是光纤太阳能电池，乔治亚理工学院（Georgia Tech）的研究人员已经制成，是用染料敏化太阳能电池缠绕光纤制成。但是，尼尔森说，太阳能3D公司的电池是使用传统的硅材料，所以它们的制备可以采用现有的生产设备，也可以被放进现有的模块。



　　太阳能3D公司处在非常早期的阶段，它开始着手的时候，正值风险投资家都不敢投资太阳能技术，因为启动成本很高。但这家公司并不寻求风险资本。相反，它的基金来自私人投资者，包括尼尔森，他具有金融背景，但对可再生能源有一种热情。分析家说，这家公司的成功将取决于，它的制造成本是否可以争得过传统晶硅技术。“新兴技术要在市场上站稳脚跟，是非常困难的，” 马修•范因斯坦（Matthew Feinstein）说，他是勒克斯研究公司（Lux Research）的分析师。“银行可贴现性往往是一个主要问题，因为这些技术都没有可靠的业绩记录。”



　　像太阳能3D公司的这些技术，有望带来更高的效率，是很好的，因为它们将使太阳能发电更便宜，乔治娜•贝内代蒂（Georgina Benedetti）说，他是弗若斯特&沙利文公司（Frost＆Sullivan）的分析师。不过，她说，“业界普遍面临的主要挑战，是来自中国制造业的竞争。”中国产的太阳能板更便宜，再加上成本控制方面的麻烦，就导致索林德拉公司（Solyndra）垮台，这是加利福尼亚州（California）弗里蒙特（Fremont）的一家太阳能电池板制造商，最近宣布破产，之前曾获得美国能源部贷款担保的支持。



　　但尼尔森似乎没有被吓倒。他相信太阳能3D公司的设计，而且这种设计可以兼容现有太阳能基础设施。“我们的整个方法是考虑采用大批量生产，”他说。“我们的整个目的是使它具有竞争力。”公司预计，到2011年年底会有一个原型装置。



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