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通过复合技术,人们有望使用更加便捷、廉价的方法在生产线上大规模制造高效率的太阳能电池,转化率也能达到前人的标准。目前已有公司研发出了制造太阳能电池前段金属触点的技术,不过后端电子触点的设计更加复杂困难,尚未有任何成果。
与此同时,美国国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员在一种新型玻璃上制造出一款柔性太阳能电池。这种玻璃由美国康宁公司制造,具有超薄和高度弯曲的特性。而该款柔性的薄膜碲化镉太阳能电池,是目前唯一一款可以在生产规模上与传统硅太阳能电池相抗衡的产品。在生产过程中,柔性电池附着在一块可弯曲的玻璃上,就像打印报纸一样,可以持续不断地采用卷对卷的方式批量制造,这样就可以通过增加产量来减少成本。
中国太阳能电池板制造企业中电光伏(China Sunergy)的联合创始人、首席技术官赵建华博士,曾是格林教授的学生和研究伙伴。不久前赵建华宣布,中电光伏正在建设一条用于生产前后两面都能吸收太阳光的“双面太阳能”电池的试验性生产线。这种太阳能电池的设计理念是,在阳光照射充足的白天,成排而列的太阳能电池板之间的太阳光会反射到电池板背面,如果这些光被吸收利用,那么就可以增加能量的产出。
这项技术特别适用于沙漠地区,在那里,太阳光的反射能力极强。数据显示,这项研究尤其适用于沙漠地带,因为此处太阳光的反光能力非常强。单面太阳能电池板可产生340瓦的电力,而双面电池板产生的电力可高达400瓦。赵建华预计,这些电池板每年可多产出10%—20%的能量。
不难想象,这些双面太阳能电池板会像篱笆一样垂直安装。太阳能电池板可以一面在上午吸收太阳光,另一面在下午吸收太阳光,使其成为在有限空间内也可以使用太阳能发电的装置。例如,将它们作为高速公路的隔音屏障。这样的布置在有沙尘天气的地区将更有优势。中东地区的很多国家似乎是使用这种太阳能电池板的理想之地。因为,这些地区除了光照强烈的优势外,平凡的沙尘暴会影响太阳能板的功率输出。垂直安装的电池板不会积存过多的沙尘,反而有可能让整个太阳能发电系统更加经济可行。
从长远来看,格林教授还是更加青睐那些基于晶体硅的技术。他希望可以通过让硅同某种或某几种其他的半导体结合,从而极大提高硅太阳能电池板的效率,进一步削减制造成本。作为添加物的各种半导体物质都应具有选择性吸收太阳光谱中部分光的特性,并将其转化为电能,来弥补硅无法有效吸收全光谱光源的不足。
实验表明,增加一种半导体可以将太阳能电池板的光电转化率从目前的25%提高到40%,再增加另一种半导体就可以使转化率提高到50%。在输出总量不变的情况下,就可以减少安装至少一半的太阳能电池板。目前,这种半导体物质相结合的方法面临的主要挑战是晶体硅中硅原子的排列结构。
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