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突破性太阳能技术能否有出头之日?

2015-1-26 09:41| 发布者: echo| 查看: 5476| 评论: 0|来自: 麻省理工科技评论

摘要: 电池组是一块矩形的平板,有电影院屏幕那么大,安装在厚厚的钢底座上,配备有追踪系统,可以使电池板始终朝向太阳。这块平板由10万个小透镜和相同数量的更小的太阳能电池构成,每个电池只有圆珠笔尖那么大。这个精巧 ...
       这个图章由罗杰斯的实验室开发,它可以使Semprius对一种叫做聚光光伏的太阳能技术进行改进,这种技术的历史已有几十年了。做法就将透镜放在电池上方将光线聚焦到电池上,这样就可以增加太阳能电池收集的能量。现有的技术是使用400平方厘米大的透镜将光线聚焦在1厘米大的太阳能电池上,聚光率为400。

       利用Semprius的印章可制造出太阳能电池阵列,所述的太阳能电池比聚光光电池中使用的电池更小更薄。为了让聚光技术起作用,需要将所述太阳能电池拿起排成阵列,与透镜阵列的透镜配对――这时就需要印章上场了。它可以一次拾起并运送数千个微小的太阳能电池,而不损坏它们,完全降低了使用微型太阳能电池的经济成本。

       微型太阳能电池有很多优势:由它们所需材料较少,因此可由较高昂贵的半导体材料制成,这种材料比硅更有效率。而且,它的散热性能很好,可以强烈日照下工作,聚光率可达到1600:1,远高于400:1。因此,产生与传统太阳能电池相同电量所需的材料和资金要少得多。

       这些优势和透镜的巧妙设计使Semprius在2012打破了太阳能转换纪录。但伯勒斯表示,今年所取得的另一项成就会使公司走得更远。Semprius展示了它秘密武器橡胶印章--有了它就可以快速准确将由不同半导体材料制成的电池堆叠起来。这也是研究人员长期以来一直想做到的,因为这样可以使半导体材料与太阳光谱相匹配。光线中的某些波长的光线会被一种材料吸收,其他波长的光线会穿过半导体,以此类推。

       用传统的设备是无法实现电池的堆叠的。Semprius的橡胶印章和极薄的半导体片使排列电池变得更加容易,在电池之间实现电连接。

       伯勒斯预计今年Semprius将打破现有纪录,然后优化技术,很快会再创新纪录。如果Semprius能够坚持到今年年底,这就会变成现实。

       黑暗之谷

       西门子公司在2011年购得Semprius的股份。在对Semprius的技术进行仔细评估后,西门子公司太阳能全球业务部经理托马斯˙马特(ThomasMart)说:“我们看到了通往实现电力低成本的道路。”

       西门子和Semprius制定了共同合作计划,Semprius负责生产聚光光伏设备,西门子利用它的技术优势建立太阳能工厂。但是,在西门子投资Semprius15个月以后,事情发生了变化。

       对传统的硅太阳能电池的巨大投入,尤其在中国,降低了生产的成本,而且市场上充斥着价格低廉的太阳能光板。由于太阳能光板价格低廉,太阳能公司几乎不可能再更换技术(例如太阳能薄片或聚光光伏板)来参与竞争。很多有希望的公司倒下了,规划好的聚光光伏市场萎缩了,这一切都促使西门子选择退出这个行业,结束与Semprius的合作,这标志着Semprius开始进入困难时期。

       Semprius的太阳能设备最适合太阳能发电厂使用。西门子的支持会有助于说服它们采用这项新技术,但失去了西门子这个伙伴,这项工作变得极为困难。

       对Semprius来说更糟糕的是,传统的硅太阳能光板的价格还会继续下降,效率还会更高。硅片是太阳能电池中最昂贵的部分,制造硅片的新方法可将硅片的成本降低一半甚至更多。新的太阳能电池设计正渐渐逼近Semprius的转换效率。这种优势最终会使太阳能比化石燃料更便宜,即使没有Semprius的技术。

       但是硅太阳能还没有达到这个效率,这对于Semprius来说是个机会。据美国能源信息管理局估计,新的太阳能发电厂的发电成本将低于每千瓦时15美分――远高于天然气发电的每千瓦时6.5美分的标准。因此,如果Semprius不倒下的话,它将很快拥有使太阳能光板发电成本达到每千瓦时5美分的技术,这项技术可能会吸引那些计划建设新发电厂的企业。“不需要新发明,只需良好坚固的工程即可,”伯勒斯说。
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