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IMM与多结光伏电池商业化研究取得重要进展北极星

IMM与多结光伏电池商业化研究取得重要进展北极星

      聚光太阳能北极星太阳能光伏网讯:美国能源部所属的国家可再生能源实验室(NREL)与北卡罗来纳州的威讯联合半导体公司(RFMD)于2009年签订合作协议,开发NREL发明的倒置变形多结(IMM;InvertedMetamorphicMulti-Junction)光伏电池技术。历经数年研究,RFMD在2011年10月宣布组建IMM商业化推进小组。
NREL向来拥有强大的III-V族多结光伏电池和CPV系统科研实力。发明了第一个多结光伏太阳能电池后,NREL与民营厂商合作开发了符合工业标准的镓铟磷/砷化镓(铟)/锗(GaInP/Ga(In)As/Ge)技术,并首次向各方太阳能业界展示IMM太阳能电池。
原本为了太空应用开发的III-V族多结太阳能电池,与晶硅电池相比,性能大幅提升,对CPV系统来说尤其如此。由于在一个电池内使用三种不同的光伏材料,III-V族电池可从阳光的全系光谱中提取更多的能量,从而让光伏电池产生更高的电压,减少更多热能消耗。因此,III-V族电池转换效率达到了太阳能业界最高水平。IMM技术则使此类电池性能和成本获得进一步突破。据报导,IMM太阳能电池能量转换效率相当高为40.8%,研究表明甚至还有进一步提升空间。
RFMD一年前宣布采用公司现有的标准6英寸半导体设备生产出集成砷化镓(GaAs)和磷化镓铟(InGaP)的双结光伏电池,成功实现了IMM技术商业化过程中有重要意义的性能里程碑。双结光伏电池的成功研制为3结IMM结构的开发开创了先机,而最终目的是开发出可以商业化的技术。
2011年10月,RFMD宣布组建新的商业集团——化合物半导体集团(CompoundSemiconductorGroup),与其旗下的手机产品集团(CellularProductsGroup)和多元市场产品集团(Multi-MarketProductsGroup)并驾齐驱。新集团将“采用业界领先的氮化镓(GaN)和砷化镓(GaAs)技术造出新型高功率高性能产品。”
IMM生长系统
IMM的能力来自于电池的生长过程——这一技术颠复3结电池的通常顺序,先沈积顶层,最后是底层。与传统光伏电池不同,IMM使用了磷化镓铟和砷化镓铟材料。砷化镓外延片上生成电池后,被翻转安装到金属箔片制成的“把手”上,然后移除基板。NREL的研究人员改进了IMM技术,让中间和底层结点产生变形,即“晶格不匹配”,造成的不均匀的原子间距可提高太阳能转换效率。
这项技术的一大优势是昂贵的基板可以重复使用,降低了生产成本。此外,把手材料未必要单晶硅或半导体,具体应用可具体选择,从而让装置轻薄化成为可能。
由于磷化镓铟和砷化镓铟将太阳能光谱三等分,便于电池的三个结点吸收,多结太阳能电池的转换效率也远超单结电池。
聚光型太阳能发电(CPV)
当前,如IMM电池之类的3结太阳能电池专用于CPV系统,优势在于高产出和最大限度降低综合系统成本。CPV系统的一大痼疾是聚光会积聚热量。IMM电池采用了倒置成长技术,能够安装背面反射镜,从而将吸收的剩余光能转移到激活的子电池层,改善电池的整体转换效率。背面反射镜还能反射低能量红外辐射,给电池降温和保持其高效运作。
III-V太阳能电池应用的进展
IMM电池正在迈向商业化之时,其他形式的III-V族多结电池也很快找到了在CPV项目中的应用之地。
加州的SolarJunction是斯坦福大学的实验项目衍生的公司。其多结CPV电池去年由NREL测定转换效率达到40.9%,公司期望未来五年能超越50%。2012年2月,公司宣布收到NewEnterpriseAssociates、AdvancedTechnologyVentures、DraperFisherJurvetson和IQE的四家投资,总额达到1920万美元。该公司的太阳能电池采用自主专利的可调光谱晶格匹配(A-SLAM)结构,能够“提供材料带隙可调性-特别在0.8到1.42eV之间-从而让CPV组件的光能吸收最大化,提高转换效率和能量生成。”


聚光太阳能发电在澳洲前景广阔

  聚光太阳能最近,澳大利亚太阳能研究所(ASI)发布了一份聚光太阳能发电(CSP)报告,指出澳大利亚可以从大型太阳能聚光光伏中产生30%的电力。

  “这是一个具有里程碑意义的报告”,澳大利亚太阳能协会(AuSES)CEO John Grimes说,大型储能聚光光伏电站将为整个澳洲提供峰值功率和基本负荷功率,这也是太阳能未来的发展之路。

  “太阳能将主导澳大利亚的未来。已经有超过150万个澳大利亚家庭拥有太阳能装置。随着光伏发电的价格急剧下降和燃煤发电价格的稳步上涨,光伏更能显示出其对澳洲家庭、业主和社区的经济意义。”

  这份报告指出,如果采取进一步的行动,到2020年,澳洲将达到2GW的聚光光伏装机量,届时约4000人将从事电站建设和日常运营工作,大部分的就业机会位于偏远地区。

  这份报告提出了四项主要内容,将有助于促进澳大利亚政府对CSP的部署。

  首先,继续关注降低成本的同时,CSP部门应该与政府和监管机构加强合作,以增加清洁能源系统的财政奖励,这将关系到实时的电力供应;

  其次,CSP部门应更好地向利益相关者传递聚光太阳能发电的价值;

  第三,CSP部门应与政府、监管机构和服务提供商合作,在一些太阳能资源丰富的地区预批准并提供CSP系统的连接,以帮助其降低开发成本;
 

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