美国可再生能源研究室:新技术可降低砷化镓电池的生产成本

来源:pv-magazine发布时间:2020-01-14 10:31:11

美国国家可再生能源实验室的一个团队提出了一种新工艺,可降低高效但昂贵的砷化镓电池的生产成本。

太平洋两岸的太阳能研究人员都将眼光投向太空,以寻求更理想的太阳能电池制造方式。在分别发布的两则消息中,中国组件制造商晶科太阳能和美国国家可再生能源实验室(NREL)不约而同地探索在太空当中的光伏生产技术,以便提高地球上的太阳能发电效率。 在NREL,研究人员声称在III-V电池技术方面取得了突破,他们表示这种高效但非常昂贵的电池的成本是可以显著降低的。这个团队透露,他们已经在氢化物气相外延反应器中生长出磷化铝铟(AlInP)和磷化铝镓铟(AlGaInP)。

III-V型太阳能电池得名于这些材料在元素周期表中的族系位置,通常用于比如为卫星或火星探测器供电等太空应用。它们比地球上使用的基于硅晶片的电池更高效,但价格却非常昂贵。

外延法的成本问题

生产成本主要来自于每个电池两小时的金属有机气相外延(MOVPE)生产过程。这个过程涉及在单腔室中将几种化学蒸汽沉积在基板上。

NREL提出了一种借助动态氢化物气相外延(D-HVPE)工艺的分部式解决方案,将所需时间缩短到每个电池不到一分钟。然而由于不能掺入铝元素层意味着电池效率下降。 通过D-HVPE技术,NREL能够使用砷化镓(GaAs)和磷化铟镓(GaInP)来制造太阳能电池——将后者作为“窗口层”来钝化正面,同时允许光穿过砷化镓吸收层。但是,磷化铟镓层不像可以在MOVPE反应器中轻松生长的磷化铝铟层那样透明。

采用磷化铝铟窗口层,用MOVPE方法生长的砷化镓太阳能电池的世界效率记录现为29.1%。而采用磷化铟镓的替代方案,通过HVPE生长的太阳能电池的最大效率估计能达到27%。

各自取得进展

NREL材料应用与性能中心的科学家,重点关注这项新研究的论文主要作者Kevin Schulte表示:“有大量文献表明,我们永远无法利用氢化物气相外延技术生长这些化合物。这是很多III-V企业采用[MOVPE]的原因之一,它才是占主导地位的III-V生长技术。”Schulte在谈到这一最新进展时补充说:“这项创新会改变一切。” NREL团队表示,他们一直在通过技术逐步进步来改善砷化镓电池的经济性。首先,D-HVPE工艺降低了成本,现在铝层生长意味着效率的提高。科学家认为,通过将铝添加到D-HVPE混合物中,他们应该能够实现与MOVPE太阳能电池同等的效率水平。

去年,这个实验室采用D-HVPE技术生产出效率达25.3%的砷化镓电池。NREL战略能源分析中心技术经济分析小组的成员Kelsey Horowitz认为,借助一些调整,大规模制造的D-HVPE电池可以实现0.20-0.80美元/瓦的电力成本。他还表示诸如电动汽车集成、强度不足以支持硅光伏阵列的屋顶系统,以及便携式或可穿戴式太阳能电池板等应用也可以实现这一成本水平。她表示:“可以容忍更高价格的中间市场是存在的。”

NREL国家光伏中心的高级科学家Aaron Ptak主张:“HVPE技术是一种更便宜的工艺。现在我们已经实现了与其他方法一样能实现相同效率,但是更便宜的技术。以前我们虽然价格更低,但效率却无法相比。如今我们终于有可能实现同样的效率,但造价更低廉。”

责任编辑:yangran
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
通威受邀出席2026钙钛矿与太空光伏技术、设备和材料论坛,分享全尺寸钙钛矿-晶硅叠层电池规模化制备与产业化进展来源:通威股份 发布时间:2026-10-30 09:18:45

通威张一峰博士在常州钙钛矿论坛披露叠层电池产业化突破:210半片电池效率达33.09%,组件功率807.9W;5MW全自动试验线贯通,材料成本降60%;独创气相+溶液两步法实现膜厚不均匀性<1%;2027年将建AI高通量实验平台,加速千兆瓦级量产落地。

TNO携手东洋制罐推进钙钛矿产业化,计划在荷兰建厂来源:TaiyangNews 发布时间:2026-10-29 08:55:45

荷兰研究机构TNO、其衍生公司Perovion Technologies与日本东洋制罐集团控股公司达成合作,共同推进柔性钙钛矿太阳能电池的产业化。三方签署意向声明,制定涵盖技术开发、材料研发、卷对卷(R2R)制造工艺及组件集成的联合路线图。Perovion将依托TNO的技术基础,主导商业化转化,并计划于2030年在荷兰建设首座钙钛矿光伏薄膜R2R量产工厂;东洋制罐则提供MiraNeo平台下的先进封装材料与组件集成能力;TNO持续负责技术研发与规模化支持。该技术以轻质、柔性、可弯曲为特点,适用于传统晶硅组件难以部署的场景,如轻型屋顶、建筑立面、车辆及历史建筑等。合作旨在突破钙钛矿电池在长期稳定性与环境耐久性方面的产业化瓶颈,加速其迈向大规模生产和全球市场应用。(198字)

京东方光能申请太阳能电池组件及其制作方法专利,实现电极引线与太阳能电池电极的连接来源:金融界 发布时间:2026-10-29 08:53:46

本文介绍了合肥京东方光能科技有限公司与京东方科技集团股份有限公司联合申请的一项太阳能电池组件及其制作方法专利(公开号CN122995404A,申请于2025年4月)。该专利核心在于提出一种新型连接结构:通过第一、第二电极引线分别连接首尾两个太阳能电池的对应电极(即首电池的第一电极与末电池的第二电极),引线材料可选金属氧化物导电薄膜、金属导电薄膜,或二者叠层结构,旨在提升电极引线与电池电极间的可靠连接性能。文中还简要说明了两家申请主体的基本情况——合肥京东方光能为2024年成立的光伏领域新公司,注册资本近6亿元;京东方集团则是深耕电子制造多年的龙头企业,拥有超六万项专利。

理光将在日本宫城县建钙钛矿太阳能电池生产基地,2030年形成数百兆瓦年产能来源:索比光伏网 发布时间:2026-10-28 09:08:27

理光公司宣布将于日本宫城县的理光工业东北基地建设钙钛矿太阳能电池生产基地,该项目已入选日本GX(绿色转型)供应链发展支持项目。基地将采用理光自主研发的喷墨印刷技术制造钙钛矿太阳能电池,通过喷墨涂布方式完成各功能层沉积,避免传统工艺中的真空镀膜和激光刻蚀等复杂环节,从而简化生产流程、提高材料利用率并降低量产成本。根据规划,该基地目标在2030年前实现数百兆瓦的年产能,并在此基础上持续扩产,逐步迈向吉瓦级规模。此举标志着理光正式布局下一代光伏技术产业化,聚焦高效、低成本的钙钛矿电池本地化制造。

上智大学等开发出无铅钙钛矿太阳能电池新技术,同时提高耐久性与转换效率来源:日本经济新闻 发布时间:2026-10-27 10:52:11

上智大学等研究团队开发出一种新型无铅钙钛矿太阳能电池技术,以锡替代有毒的铅作为核心元素,旨在兼顾环境安全性与器件性能。针对锡易氧化导致结构退化、进而影响效率与稳定性的关键难题,团队设计了 Ruddlesden–Popper 型层状结构:由锡-碘无机导电层与有机分子层交替堆叠构成,并引入2-氨基苯并噻唑作为分子钝化添加剂。该结构既通过有机层阻隔水氧提升耐久性,又借助添加剂抑制锡氧化、降低界面电阻,使电池在100天后仍保持约85%的初始效率。尽管当前转换效率尚低于含铅同类器件,但该成果为安全、稳定、可实用化的钙钛矿光伏技术提供了新路径,后续工作将聚焦于效率提升与大面积制备。(199字)

晋能控股光伏制造有限公司与纤纳光电开展钙钛矿-晶硅叠层技术交流来源:晋能清洁能源科技股份公司 发布时间:2026-10-22 09:16:36

晋能控股光伏制造与纤纳光电就钙钛矿-晶硅叠层电池技术深度交流,聚焦大面积、高稳定关键技术攻关及研发线建设。双方将共建“研发-实证-转化”创新联合体,加速产业化落地,助力山西能源转型与光伏新质生产力发展。

松下控股将玻璃型钙钛矿太阳能电池量产提前一年,计划2029年4月投产来源:广角观察 发布时间:2026-10-21 14:16:04

松下控股宣布将玻璃型钙钛矿太阳能电池的全面量产时间提前一年,由原定的2030财年调整为2029年4月,并将在日本滋贺县长滨市的量产技术开发基地正式启动。此举旨在加速该新型光伏技术的商业化进程。在此之前,公司已于2026年9月启动先行量产,相关产品目前由大阪府守口市的研发基地生产,主要用于面向客户的试用与实证,以积累实际安装、运行及维护经验,为后续规模化量产夯实技术与应用基础。

11月2日正式发布 AD/CVD 征税令——美国裁定印度、印尼、老挝光伏产品构成实质损害来源:TaiyangNews 发布时间:2026-10-16 08:49:59

美国国际贸易委员会(USITC)于2026年作出最终裁定,认定从印度、印度尼西亚和老挝进口的太阳能电池及光伏组件对美国本土产业造成实质性损害。该裁决基于美国光伏制造贸易联盟(AASMT)2025年7月提交的请愿书,并继美国商务部(DOC)同年9月确认上述三国产品存在倾销与补贴行为后作出。据此,DOC将于2026年11月2日正式发布反倾销与反补贴(AD/CVD)征税令,税率依国别和企业而异,海关将同步开始征收现金保证金。此举标志着美国光伏贸易救济范围继柬埔寨、马来西亚、泰国、越南之后,进一步扩展至印、印尼、老挝三国。AASMT同时正推动针对埃塞俄比亚组装、含中国零部件光伏产品的调查,并联合其他联盟应对韩国等地可能存在的关税规避行为。(199字)

美国国际贸易委员会作出晶体硅光伏电池双反产业损害终裁来源:中国贸易救济信息网 发布时间:2026-10-16 08:44:21

2026年10月14日,美国国际贸易委员会(ITC)就进口自印度、印度尼西亚和老挝的晶体硅光伏电池(无论是否组装入模块)作出反倾销与反补贴产业损害肯定性终裁,认定相关进口产品对美国国内产业造成了实质性损害。该裁决基于此前一系列调查进程:美国商务部于2025年8月7日发起双反调查;2026年2月24日和4月23日分别发布反补贴和反倾销初裁;同年9月11日作出双反终裁。依据ITC的终裁结果,美国商务部将正式颁布针对上述三国涉案产品的反倾销税令和反补贴税令,标志着该案进入征税实施阶段。

TOYO称美国组件产能是需求的两倍:为何自下而上的项目管道至关重要来源:indexbox 发布时间:2026-10-15 10:12:19

文章介绍了TOYO公司在2026年太阳能分析师日上对美国光伏组件制造格局的研判。其核心观点是:美国当前在运组件产能已达约86 GW,约为预计年需求43 GW的两倍,因此无需新增产能;这一判断解释了TOYO暂停本土扩建、并将电池生产战略转向埃塞俄比亚和美国本土的动因。文章指出,随着近年大量硅基组件产能落地,美国市场预测正从过去依赖进口估算,转向需精准评估本土实际产量需求。关键在于采用“自下而上”的项目管道分析法——即依据制造商已签约的电站项目来推算真实产出,而非仅看铭牌产能。最新报告显示,该方法已按区域细化至2028年产能预期,并强调未来十年美国光伏制造轨迹将由10–20家头部供应商的项目落地情况共同决定,这对上游材料投资与整体制造业资本配置具有重大影响。(199字)

隆基再登《人民日报》!来源:隆基LONGi Solar 发布时间:2026-10-15 06:56:17

《人民日报》聚焦民企能源转型,隆基以BC技术突围获权威肯定。2017年前瞻布局,2023年“All in BC”,2026年BC出货占比超65%,专利达630件,带动30+企业入局。从“规模优先”转向“价值优先”,加速光储氢系统化布局,彰显民企创新韧性与产业引领力。