28.2％! Alta Devices 刷新太阳能电池效率

创建于2007年，位于美国加州Santa Clara的阿尔塔设备公司（Alta Devices）称，已取得创纪录的太阳能电池效率达28.2％，接近理论最大值33.5％。这个数值大约比去年的纪录高出2个百分点。阿尔塔设备公司称，其创新技术可用于进行大规模生产。

如果太阳能发电要与化石燃料竞争，提高效率就必不可少。增加单个太阳能电池的输出功率，就可减少每套设备所需要的电池数，也可以削减某些方面的成本，如安装，布线以及一些电子装置方面，因为要把电池板连接到电网。

阿尔塔设备公司的研究人员研究砷化镓（gallium arsenide），提高内在属性，使它“几乎成为理想的太阳能电池材料，”Alta合伙创始人、加州理工大学（Caltech）应用物理学教授Harry Atwater说，当太阳能电池吸收阳光时，部分能量在阳光照射下产生电子，这些电子被迅速引出电池，形成电力。如果电子被提取得不够快，它们就会衰变，释放能量，成为热或光。丧失这种能量作为热量，就会减少电池产生的电压和电流量，也减少功率输出。但是，相反，如果电子产生的是光，这种光就可被太阳能电池再次吸收，生成另一个电子，这就提供了另一个机会，使能量在阳光下可成为电力。

在砷化镓中，几乎所有的电子都是产生光，而不是热。在这种最高质量的材料样品中，每进入一个光子，光生产和再吸收循环可发生100次，这就提供了很高的概率，产生的电子最终会被引导发电。为了实现创纪录的太阳能电池的效率，阿尔塔设备公司的研究人员开发了一些化学处理方法，用于材料裂纹，否则，这些裂纹会有一种倾向，绊住电子，并使它们释放能量作为热。他们还努力改进电池背面，确保产生的光子被反射回材料中，从而更有可能使它们产生电力。

值得注意的是，研究人员能够实现高效率，采用的一些技术，阿特沃特说可以用于廉价制造。砷化镓太阳能电池生产成本一直就非常高，因为他们的制备是采用极高质量的半导体晶片，类似于计算机芯片所用的那种。为了削减成本，阿尔塔设备公司正在使用一项技术，称为外延层剥离（epitaxial liftoff），这种技术的早期版本，开创者是阿尔塔设备公司的联合创始人Eli Yablonovitch，是在20世纪80年代提出的。在该技术的最新版本中，这种晶圆被用作种模板，以培育非常薄的层状晶体材料，形成太阳能电池。这些层随后会摆脱晶圆，采用化学蚀刻剥离，从而使晶圆可以再次使用。

Atwater说，公司正在努力改善外延层剥离，开发更好的方法，在晶圆上生长结晶层。目前的方法称为化学气相沉积法（chemical vapor deposition），速度太慢，难以制备廉价的太阳能电池。

这种高效率电池，阿尔塔设备公司已经生产，是体积小的一次性设备。这家公司更大的太阳能电池组件效率较低，约21％。通常情况下，公司转向大规模生产时，效率会下降几个百分点。阿尔塔设备公司也需要证明，这种高效率电池可持续使用数十年，经受风吹雨打，不会显著降低性能。

文章作者：索比太阳能