研发即倒闭:突破性太阳能技术没有出头之日?

来源:发布时间:2015-01-26 09:19:59

电池组是一块矩形的平板,有电影院屏幕那么大,安装在厚厚的钢底座上,配备有追踪系统,可以使电池板始终朝向太阳。这块平板由10万个小透镜和相同数量的更小的太阳能电池构成,每个电池只有圆珠笔尖那么大。这个精巧的装置是转换效率最高的太阳能装置的一部分。

Semprius是一家位于美国北卡罗莱纳州达勒姆的初创公司,它声称下一代电池板会使太阳能发电成为成本最低的发电方式,是建立新发电厂的最佳选择。装备1000个这样的装置,每千瓦时电量的生产成本不超过5美分,甚至低于当前最便宜的发电方式:天然气发电。

这项技术由伊利诺伊大学化学与材料科学和工程学教授约翰·罗杰斯(JohnRogers)的实验室开发。Semprius从包括西门子在内的投资者那获得了4500万美元的投资,已经创下了太阳能电池转换效率最高的世界纪录――指转化成电力的太阳能总量。Semprius在去年曾表示可采用新技术制造一种新型太阳能电池,据信这种太阳能电池的转换效率可达50%,是传统太阳能电池的三倍。

尽管对于技术做出了承诺,Semprius还是面临着财政困难。要使技术具有成本效益,Semprius必须大幅扩大太阳能电池的生产规模。现在,它可以生产出足够每年产出6兆瓦电量的电池组,但公司还需筹集4000万美元将产量扩大到每年至少200兆瓦。它目前的投资者表示会继续为它投资,让它继续运作下去,但投资不是永久性的。Semprius要很快找到新投资者。否则它只有破产了。

Semprius的遭遇在太阳能初创公司中绝非仅有。创建于2005年的Semprius是近年来风险投资浪潮的产物,在这股投资浪潮下有几百家太阳能公司成立,它是仅存几家公司中的一个。许多公司或者破产,或者被廉价收购。投资者的损失超过10亿美元。这使得太阳能公司不论其取得多大的成就都难以再获得投资来证明它们的技术有多棒。

  

北卡罗莱纳州汉德森(Henderson),斯科特·伯勒斯(ScottBurroughs)站在一块Semprius的太阳能系统前

“2007年,风险投资商对太阳能公司大把地扔钱。只要你的名字中有太阳的字样,甚至以S开头就可以,” Semprius 的技术部总监斯科特·伯勒斯(ScottBurroughs)说,“现在正好相反,只要与太阳能相关,他们连想都不想就会拒绝你。”

这就可能导致可使太阳能真正具有竞争力的突破性技术再无出头之日,不是因为没有技术优势,而是因为投资者被吓破了胆。


  魔法图章

Semprius并不是在乞求投资。在太阳能技术繁荣的泡沫时期,初创公司Solyndra获得大约10亿美元的风险投资,而且还得到了美国政府以贷款形式提供的5亿美元以用于建设大型工厂。几年前,Semprius本可以轻松筹到4000万美元来提高产量,将成本降得更低。不像早期的太阳能初创公司那样把赌注放在开发生产设备上,Semprius更注重使用廉价的现有设备,其中有些设备是LED设备。利用现有LED制造设备的过剩产能很容易制造出所需的设备。

没有关键的新型生产技术,公司是不可能生存下去的,但这种技术却是极其简单。在Semprius北卡罗莱纳州的工厂里,你可在两个由玻璃密封的装置中看到这项技术,每个装置和办公用复印机差不多大不上。仔细察看,你会看到机器人手臂的一端是一个刻有图案的橡胶图章。就是这个图章使Semprius实现了高效率、低成本的太阳能发电。

这个图章由罗杰斯的实验室开发,它可以使Semprius对一种叫做聚光光伏的太阳能技术进行改进,这种技术的历史已有几十年了。做法就将透镜放在电池上方将光线聚焦到电池上,这样就可以增加太阳能电池收集的能量。现有的技术是使用400平方厘米大的透镜将光线聚焦在1厘米大的太阳能电池上,聚光率为400。

利用Semprius的印章可制造出太阳能电池阵列,所述的太阳能电池比聚光光电池中使用的电池更小更薄。为了让聚光技术起作用,需要将所述太阳能电池拿起排成阵列,与透镜阵列的透镜配对――这时就需要印章上场了。它可以一次拾起并运送数千个微小的太阳能电池,而不损坏它们,完全降低了使用微型太阳能电池的经济成本。

微型太阳能电池有很多优势:由它们所需材料较少,因此可由较高昂贵的半导体材料制成,这种材料比硅更有效率。而且,它的散热性能很好,可以强烈日照下工作,聚光率可达到1600:1,远高于400:1。因此,产生与传统太阳能电池相同电量所需的材料和资金要少得多。

这些优势和透镜的巧妙设计使Semprius在2012打破了太阳能转换纪录。但伯勒斯表示,今年所取得的另一项成就会使公司走得更远。Semprius展示了它秘密武器橡胶印章--有了它就可以快速准确将由不同半导体材料制成的电池堆叠起来。这也是研究人员长期以来一直想做到的,因为这样可以使半导体材料与太阳光谱相匹配。光线中的某些波长的光线会被一种材料吸收,其他波长的光线会穿过半导体,以此类推。

用传统的设备是无法实现电池的堆叠的。Semprius的橡胶印章和极薄的半导体片使排列电池变得更加容易,在电池之间实现电连接。

伯勒斯预计今年Semprius将打破现有纪录,然后优化技术,很快会再创新纪录。如果Semprius能够坚持到今年年底,这就会变成现实。

下一页>  

  黑暗之谷

西门子公司在2011年购得Semprius的股份。在对Semprius的技术进行仔细评估后,西门子公司太阳能全球业务部经理托马斯·马特(ThomasMart)说:“我们看到了通往实现电力低成本的道路。”

西门子和Semprius制定了共同合作计划,Semprius负责生产聚光光伏设备,西门子利用它的技术优势建立太阳能工厂。但是,在西门子投资Semprius15个月以后,事情发生了变化。

对传统的硅太阳能电池的巨大投入,尤其在中国,降低了生产的成本,而且市场上充斥着价格低廉的太阳能光板。由于太阳能光板价格低廉,太阳能公司几乎不可能再更换技术(例如太阳能薄片或聚光光伏板)来参与竞争。很多有希望的公司倒下了,规划好的聚光光伏市场萎缩了,这一切都促使西门子选择退出这个行业,结束与Semprius的合作,这标志着Semprius开始进入困难时期。

Semprius的太阳能设备最适合太阳能发电厂使用。西门子的支持会有助于说服它们采用这项新技术,但失去了西门子这个伙伴,这项工作变得极为困难。

对Semprius来说更糟糕的是,传统的硅太阳能光板的价格还会继续下降,效率还会更高。硅片是太阳能电池中最昂贵的部分,制造硅片的新方法可将硅片的成本降低一半甚至更多。新的太阳能电池设计正渐渐逼近Semprius的转换效率。这种优势最终会使太阳能比化石燃料更便宜,即使没有Semprius的技术。

但是硅太阳能还没有达到这个效率,这对于Semprius来说是个机会。据美国能源信息管理局估计,新的太阳能发电厂的发电成本将低于每千瓦时15美分――远高于天然气发电的每千瓦时6.5美分的标准。因此,如果Semprius不倒下的话,它将很快拥有使太阳能光板发电成本达到每千瓦时5美分的技术,这项技术可能会吸引那些计划建设新发电厂的企业。“不需要新发明,只需良好坚固的工程即可,” 伯勒斯说。 

索比光伏网 https://news.solarbe.com/201501/26/201120.html

责任编辑:solar_robot
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
CPIA:我国钙钛矿太阳能电池发展情况来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-07-10 15:20:25

近日,中国光伏行业协会分享了年度报告中第七篇,我国钙钛矿太阳能电池发展情况我国钙钛矿太阳能电池发展情况

N型升级 | 一道新能宋登元:DBC五大硬核技术突破效率天花板来源:一道新能 发布时间:2025-07-10 14:42:13

近日,2025 PVTD钙钛矿晶硅叠层与光伏前瞻技术论坛暨金豹奖颁奖典礼在北京举行。来自光伏行业领袖、技术专家、政府代表、行业组织及研究机构精英等参会。一道新能CTO宋登元博士受邀主持了上半场的大会,并作了《一道新能DBC 3.0 Plus高效电池特性与发展方向》主题报告分享,系统地论述了一道新能在行业前沿技术方面的最新成果,DBC电池五大硬核技术树立行业新标杆。同时,凭借系统技术布局及全面领先的产品优势,搭载TOPCon 5.0电池的DAON系列组件获颁2025年第七届光伏金豹奖金组件奖,依托企业创新及

中科院长春应化所&隆基Science双自由基自组装分子助力钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池效率突破34.2%来源:太阳能电池札记 发布时间:2025-07-10 14:29:36

实验室小面积钙钛矿太阳能电池(PSCs)的效率虽已接近27%,但大面积器件的均匀性和长期稳定性仍是产业化的关键瓶颈。传统自组装单分子层(SAMs)材料难以同时满足高效电荷传输、高稳定性和大面积加工的需求。

3.8亿!浙江海宁钙钛矿/晶硅叠层电池项目获备案!来源:钙钛矿人 发布时间:2025-07-08 09:27:26

7月2日,浙江海宁市经济和信息化局发布,正泰新能科技股份有限公司申报的“新型晶硅-钙钛矿叠层太阳能电池关键技术及成套装备”项目获备案。

隆基绿能叠层电池研发成果连续在《Nature》和《Science》在线发表来源:隆基绿能 发布时间:2025-07-08 08:39:41

晶硅-钙钛矿叠层太阳电池因其有望超越单结电池的肖克利-奎伊瑟(Shockley-Queisser)效率极限,而成为当前全球先进光伏技术研究的热点。受制于短波光子的热驰豫损失,传统晶硅单结太阳电池效率的进一步提升面临瓶颈。为此,科学家们提出将宽带隙钙钛矿与晶硅集成,通过构建串联叠层太阳电池,有效减少载流子热驰豫损失,充分利用太阳光能,实现光电转换效率的突破。叠层太阳电池被公认为下一代超高效先进光伏技术。

极电光能获评钙钛矿领域首个省级“近零能耗”建筑示范项目来源:极电光能 发布时间:2025-07-07 09:57:42

近日,江苏省住建厅发布2025年省级城乡建设发展专项资金(绿色建筑)拟入库项目名单。在全省首批39个项目中,凭借在绿色建筑领域的创新应用成果,“极电光能钙钛矿太阳能电池创新研发中心”成功入选“超低能耗/近零能耗建筑”示范项目类别,为城乡建设绿色转型注入强劲动能。

隆基:钙钛矿叠层电池技术仍处于研发阶段,公司尚无量产计划来源:隆基绿能科技股份有限公司投资者关系活动记录表 发布时间:2025-07-03 10:02:51

根据公司2025年经营计划,公司将在今年重点优化产能结构,集中资源开展HPBC2.0 先进产能替换和升级迭代,预计到2025年底,公司HPBC2.0 电池、组件产能均将超过50GW。 截至目前,公司正在按照本年度经营计划稳步推进 HPBC2.0 产能升级,HPBC2.0 电池、组件产能持续增加。

北理工陈棋 NE:27.93%!钙钛矿缺陷钝化失效的抑制助力高效钙钛矿/CIGS叠层电池!来源:钙钛矿人 发布时间:2025-07-01 16:13:27

北京理工大学陈棋等人表明,钙钛矿钝化的常见策略往往失败下结合热和光照应力由于钝化剂解吸。作者展示了一个强大的钝化剂与设计的官能团,抑制钝化剂解吸,而不管钙钛矿表面终止,提高了对光热应力的抵抗力,并大大抑制了相分离。宽带隙钙钛矿太阳能电池实现了23.5%的冠军功率转换效率,在1-sun 1500h连续光照~50℃衰减可忽略,当集成到钙钛矿/Cu(In,Ga)Se 2串联电池中时,它们实现了27.93%的稳态功率转换效率(认证为27.35%),在环境空气中约38 °C下稳定运行超过420小时。

海南大学钙钛矿太阳能电池效率达 27.32%来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-07-01 14:45:41

日前,海南大学物理与光电工程学院的实验室内响起了欢呼声。该校新能源光电材料与器件团队自主研发的钙钛矿太阳能电池,经中国国家光伏产业计量测试中心认证,稳态光电转换效率达27.32%,这一数值超越了美国国家可再生能源实验室今年2月公布的26.95%效率纪录,以及马丁·格林太阳能电池效率统计表5月收录的27.3%行业标杆值,标志着海南大学在第三代光伏技术领域跻身全球领先行列。

前沿光伏技术之激子倍增——让光生载流子倍增的太阳炼金术(一)来源:爱旭研发中心 发布时间:2025-07-01 09:35:32

光伏技术作为可再生能源的核心方向,其能量转换效率始终是研究重点。在早期科学家的认知中,一个光子通常只能激发单个电子-空穴对(激子),对应单结硅基太阳电池的理论效率上限为33%[1]。然而,激子倍增(multiple exciton generation,MEG)现象[2,3]的发现打破了这一瓶颈——特定无机物量子点(如硫化铅)或有机半导体材料(如并五苯)中,单个高能光子可产生多个激子,实现载流子倍增效应,理论上可将光伏效率提升至44%以上[4]。下面将介绍载流子倍增技术的核心原理——激子分裂。

极电光能于振瑞:钙钛矿光伏产业化提速,“效率到应用”仍面大考来源:钙钛矿光链 发布时间:2025-06-30 13:43:31

近期,极电光能联合创始人、总裁于振瑞在接受新华财经专访时表示,我国钙钛矿光伏技术在世界舞台上表现亮眼,不断刷新转化效率世界纪录。然而,产业化之路并非坦途,欧美等国企业正在钙钛矿电池技术等方向加速布局,竞争态势愈发激烈。我国要想稳固在全球钙钛矿领域的领先地位,政策支持与产业链协同不可或缺。