技术|聚光太阳能转换效率创新纪录

塞木普锐斯公司(Semprius)是一家新创公司，制作微小的太阳能电池，能够捕捉聚焦的阳光，无需昂贵的冷却系统，公司本周宣布，已经制成世界上最高效的太阳能电池板。

 太阳能跟踪器：这种阵列的太阳能电池组件制备者是塞木普锐斯公司(Semprius)，要进行测试。这些模块安装在双轴跟踪器上，让它们总是向着太阳。

这家公司的太阳能电池板使用微型太阳能电池，制备成分是镓砷化物(gallium arsenide)，这种破纪录的太阳能模块包含数以百计的微型太阳能电池，每个电池的宽度相当于圆珠笔画出的一条线，这些电池排列在透镜下，透镜可聚集阳光1100倍。

砷化镓可以更好地吸收阳光，远远胜过硅，硅材料用于大多数太阳能电池，但砷化镓也更昂贵。此外，虽然聚光太阳能电池组件使用较少的半导体材料，但它们通常需要昂贵的光学器件，冷却系统和跟踪系统，以使它们一直朝向太阳。塞木普锐斯公司的微观尺度的太阳能电池，本质上可以更好地散热，这就使它们更便宜。

塞木普锐斯公司的模块有另一个好处：硅太阳能电池只能有效地吸收窄频段太阳光，而这种模块中的太阳能电池包含三层砷化镓，每层都经过改进，可以把不同部分太阳光谱转换成电能。

测试由第三方进行，认证塞木普锐斯公司太阳能电池板的效率达到33.9%，这标志着首次有太阳能电池组件，可以把三分之一以上的阳光转化为电能，这是指照射在电池板上面的阳光。传统的硅太阳能电池板通常只能把不到15%的阳光转换成电能，硅太阳能电池板的纪录是22.9%。此前，总体太阳能电池板的纪录是32%，塞木普锐斯公司说。

一次性的实验模块可以达到更高的效率，但是，塞木普锐斯公司创纪录的模块设计为商用。它的制备采用了相同类型的设备，公司正在把这些设备安装在一所小厂，就在北卡罗来纳州(North Carolina)亨德森(Henderson)，该工厂会在今年夏天开业。塞木普锐斯公司首席执行官乔伊•卡尔(Joe Carr)说：“这是一个很好的迹象，这些效率都是我们的客户可以预期的。”

塞木普锐斯公司的工艺可以形成数以万计的微型太阳能电池，这些电池都在一个单一的砷化镓晶片上，要使用化学蚀刻和机器人系统，把每一层转移到一种廉价的基质上。这同一个砷化镓晶圆可重复使用多次，这就降低了成本。这种方法是基于一项技术，可以转移小型电子器件，从晶圆上转移到其他基质上，开发者是约翰•罗杰斯(John Rogers)，他是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)材料科学与工程教授。

 聚光太阳能电池板使用跟踪系统，跟踪太阳。这些系统很昂贵，而且可能不可靠，大多数屋顶上都不能安装，这就限制了它们的应用。它们也只在天气晴朗的地区管用，因为在阴天，可能使输出功率下降很多，远远超过传统的太阳能电池。

但是，因为跟踪系统成本下降，多层太阳能电池的效率提高，所以，聚光光伏太阳能开始显得更具吸引力。大型安装项目中，这种类型的太阳能电池模块最近几个月一直在增加。

塞木普锐斯公司正在建设它的工厂，这是处在太阳能产业特别困难的时期。供过于求和生产成本的下降，导致太阳能电池板价格迅速下降，这就使新公司难以进入市场，并迫使一些现有的制造商破产。

为了应对价格下跌，许多太阳能企业，包括塞木普锐斯公司，都集中提高效率。只要制造业成本持续降低，提高效率就可降低太阳能电池板的每瓦成本。更重要的是，这也降低了安装和相关设备的成本，这可以占到一半以上的太阳能发电成本。塞木普锐斯公司也尽可能多地学习成熟的制造技术，这会使它更容易扩大生产，降低开发成本。

塞木普锐斯公司还有另一个优势：就是与西门子的合作伙伴关系。除了提供直接融资(西门子拥有该公司16%的股份)之外，西门子还提供生产经验，可以建设完整的太阳能农场，而且，这一合作伙伴关系也使它更容易取得银行融资。

这一小厂塞木普锐斯公司计划在今年夏天开业，每年可生产30兆瓦的太阳能电池板。塞木普锐斯公司预计，那里生产的电池面板会具有成本竞争力，可以进行一些应用，卡尔说。增加生产，达到100兆瓦，就会使成本足够低，这样，这种技术就可以竞争过中国制造的廉价太阳能电池板。

最终，每千瓦时太阳能发电的成本取决于多个因素，如融资成本，土地成本，有多近的输电线路，当地劳动力价格等等。但卡尔认为，塞木普锐斯公司产生的太阳能发电，每千瓦时不到10美分，这就足够低，可以获得一部分公用事业市场，在许多地区都是这样。更重要的是，他说，公司可以做到这一点，不需要借助政府补贴。