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杭榮
日本的一項(xiàng)新研究顯示，到2030年，太陽能電動(dòng)汽車的光伏安裝量或?qū)⑦_(dá)到50GW。研究人員稱，由于電動(dòng)汽車車頂空間有限，效率高于30%的太陽能電池，包括多結(jié)III-V電池和III-V/Si電池，是汽車行業(yè)應(yīng)用的候選。然而，必須解決一系列技術(shù)和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)。
據(jù)外媒報(bào)道，日本豐田汽車公司、電子產(chǎn)品制造商夏普以及日本新能源和產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)組織(NEDO)的研究人員，針對(duì)基于砷化鎵(GaAs)和其它III-V材料的太陽能電池進(jìn)行研究，評(píng)估將其應(yīng)用于由太陽能光伏提供部分動(dòng)力的乘用車的技術(shù)潛力。
砷化鎵(GaAs)和III-V太陽能電池因高效率潛力而廣受關(guān)注，但是其應(yīng)用受到成本限制。
科學(xué)家們表示，到2030年，累計(jì)光伏安裝量可能達(dá)到50 GW，到2040年達(dá)到0.4TW。研究人員稱：“如果每年售出的乘用車中，有70%配備了額定功率為1kW的PV模塊，那么全年市場(chǎng)潛力將達(dá)到50GW。”
研究人員表示，可以從諸多方面進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，包括減少薄膜厚度、薄膜高增長(zhǎng)率、基板再利用和硅串聯(lián)太陽能電池，重要的是，通過大規(guī)模生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)。“研究結(jié)果表明，可以通過很多途徑，使基于III-V的太陽能電池模塊達(dá)到10美元/瓦的價(jià)格，比如采用高速增長(zhǎng)方法，將年產(chǎn)量提高到10MW，或者使用硅基板來代替昂貴的砷化鎵或鍺基板。”
高速沉積(H-VPE)方法可以降低III-V材料的沉積成本，而不顯著降低性能。研究人員表示：“該方法利用III族元素基團(tuán)，消除形成金屬有機(jī)物所需的加工過程，使III組投入成本降低了10倍。H-VPE還提供了更高的吞吐能力，顯示砷化鎵的生長(zhǎng)速率可達(dá)300μm/h，并且提高了反應(yīng)物的利用率。”然而，突變和無缺陷異質(zhì)界面(abrupt and defect-free hetero-interface)的研發(fā)仍面臨挑戰(zhàn)，需要繼續(xù)進(jìn)行研究，來提高電阻損耗、外部輻射效率以及對(duì)塊體和界面重組的理解。
至于以硅為基礎(chǔ)的III-V串聯(lián)電池，研究人員表示，由于其效率可達(dá)40%以上，且重量輕、成本低，這些電池在汽車應(yīng)用方面具有巨大的潛力。
該研究還簡(jiǎn)要介紹夏普的高效III‐V三結(jié)太陽能電池模塊對(duì)豐田普銳斯PHV的應(yīng)用結(jié)果，該模塊的輸出功率為860W。三結(jié)太陽能電池模塊的效率為32.84%，其基礎(chǔ)為磷化銦鎵(InGaP)、砷化鎵(GaAs)和砷化銦鎵(InGaAs)。
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