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研究人员评估III-V太阳能电池在电动汽车中的应用

  • 2020-10-11

日本的一项新的研究显示,到2030年,全球太阳能(000591,股吧)电动汽车的光伏加装量或将超过50GW。研究人员称,由于电动汽车车顶空间受限,效率低于30%的太阳能电池,包括多结III-V电池和III-V/Si电池,是汽车行业应用的最佳候选。然而,必须解决问题一系列技术和经济挑战。

(图片来源:pv-magazine)

据外媒报导,日本丰田汽车公司、电子产品制造商夏普以及日本新能源和产业技术开发组织(NEDO)的研究人员,针对基于砷化镓(GaAs)和其它III-V材料的太阳能电池展开研究,评估将其应用于由太阳能光伏获取部分动力的乘用车的技术潜力。

砷化镓(GaAs)和III-V太阳能电池因高效率潜力而广受注目,但是其应用于受到成本限制。

科学家们回应,到2030年,全球总计光伏加装量可能超过50 GW,到2040年超过0.4TW。研究人员称:“如果每年售出的乘用车中,有70%配备了额定功率为1kW的PV模块,那么全年市场潜力将达到50GW。”

研究人员表示,可以从诸多方面展开技术改良,还包括减少薄膜厚度、薄膜高增长率、基板再利用和硅串联太阳能电池,最重要的是,通过大规模生产实现规模经济。“研究结果表明,可以通过很多途径,使基于III-V的太阳能电池模块达到10美元/瓦的价格,比如使用高速快速增长方法,将年产量提高到10MW,或者使用硅基板来代替昂贵的砷化镓或锗基板。”

高速沉积(H-VPE)方法可以降低III-V材料的沉积成本,而不显著降低性能。研究人员表示:“该方法利用III族元素基团,消除构成金属有机物所需的加工过程,使III两组投放成本减少了10倍。H-VPE还获取了更高的吞吐能力,表明砷化镓的生长速率可达300μm/h,并且提高了反应物的利用率。”然而,变异和无缺失异质界面(abrupt and defect-free hetero-interface)的研发仍面临挑战,必须继续展开研究,来提高电阻损耗、外部辐射效率以及对块体和界面重组的理解。

至于以硅为基础的III-V串联电池,研究人员回应,由于其效率可达40%以上,且重量轻、成本低,这些电池在汽车应用于方面具备极大的潜力。

该研究还简要讲解夏普的高效III\V三结太阳能电池模块对丰田普锐斯PHV的应用于结果,该模块的输出功率为860W。三结太阳能电池模块的效率为32.84%,其基础为磷化铟镓(InGaP)、砷化镓(GaAs)和砷简化铟镓(InGaAs)。


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