研究员评估III-V太阳能电池在电动汽车中的应用


来源:物联传媒   时间:2020-10-09 11:46:27


日本的一项新研究显示,到2030年,全球太阳能电动汽车的光伏安装量或将达到50GW。研究人员称,由于电动汽车车顶空间有限,效率高于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,必须解决一系列技术和经济挑战。

据外媒报道,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材料的太阳能电池进行研究,评估将其应用于由太阳能光伏提供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关注,但是其应用受到成本限制。

科学家们表示,到2030年,全球累计光伏安装量可能达到50 GW,到2040年达到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,可以从诸多方面进行技术改进,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,比如采用高速增长方法,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,消除形成金属有机物所需的加工过程,使III组投入成本降低了10倍。H-VPE还提供了更高的吞吐能力,显示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,突变和无缺陷异质界面(abrupt and defect-free hetero-interface)的研发仍面临挑战,需要继续进行研究,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,研究人员表示,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方面具有巨大的潜力。

该研究还简要介绍夏普的高效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)和砷化铟镓(InGaAs)。

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