NREL开发出将“火星探测器”光伏电池“带回人间”的新工艺

 美国国家可再生能源实验室(NREL)开发出了一种在III-V族元素中使用砷化镓和其他化合物生产光伏电池的改进方法。这些材料以效率极高而著称，但其昂贵的生产成本意味着它们的使用仅限于卫星和无人飞行器等小卫星应用。


NREL的科学家们目前已经找到了改进III-V族电池生产的方法，这一工艺被称为氢化物气相外延(hydride vapor phase epitaxy ，HVPE)。

NREL的一位资深科学家Aaron Ptak表示，HVPE并不新颖，科学家们从50-60年代就开始关注它，他们更乐意将之称为“全新的、50岁的增长技术”。D-HVPE工艺的关键是使用双室反应器以沉积不同的层面，通过这些反应器，他们能够将生产时间从一个小时缩短到大约两分钟。

这一团队目前已经能够生产出25.3%效率的砷化镓电池。虽然NREL承认这一工艺不会立即使成本降低到具有除卫星、军事和其他利基应用以外的商业吸引力。但NREL战略能源分析中心的技术经济分析小组成员Kelsey Horowitz预测，伴随着技术调整和规模经济效应，使用D-HVPE制造的电池可生产出$0.20-0.80/W的电力，可用于便携式/可佩戴太阳能板等应用，因为这类中间市场可以接受更高的价格。

研究人员还承认，商业化的过程将是另一个非常昂贵的步骤。Ptak表示他们有一个非常好的研发技术，设计了一个测试规模的反应堆，但他们没有办法从A走到B，因为这将是需要大量资本的一步。

NREL还与美国Microlink Devices公司合作，以实现另一种超轻型电池概念的商业化，其在生产过程中同样使用了砷化镓。由Microlink开发的三结电池已经达到37.75%的效率，功率密度超过3000 W/kg，已经被用于Zephyr S HALE——一种完全使用太阳能的高空无人机，能够执行类似于卫星的功能。