中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：光伏領(lǐng)域的研究工作開(kāi)展得如火如荼，多個(gè)國(guó)家的政府、大學(xué)以及研究機(jī)構(gòu)正投如大量的資源開(kāi)展該領(lǐng)域的研究。通過(guò)調(diào)查，多個(gè)實(shí)驗(yàn)室正致力于從納米技術(shù)的角度進(jìn)行薄膜和晶體的研究。其他實(shí)驗(yàn)室也開(kāi)展了許多十分具有創(chuàng)新性的研究工作。
美國(guó)國(guó)家能源部可再生能源實(shí)驗(yàn)室NREL
Greg Wilson，NREL國(guó)家光伏研究中心主任講到，該實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的研究工作主要集中在三大方面。首先是研究由元素周期表第三列和第五列元素制成的半導(dǎo)體材料（簡(jiǎn)稱III-V），最常見(jiàn)的是砷化鎵。
太陽(yáng)能電池晶元抗斷裂強(qiáng)度檢測(cè)裝置（NREL供圖）
第二個(gè)方面是傳統(tǒng)的單晶硅研究。NREL的工作側(cè)重于復(fù)合層疊電池，通過(guò)將性能最佳的特殊單元模塊加裝在雙結(jié)電池頂部，來(lái)吸收光譜中特定頻段的太陽(yáng)能。該技術(shù)會(huì)將太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率提高百分之十。全球有多個(gè)課題組在開(kāi)展此項(xiàng)工作，無(wú)論使用晶體生長(zhǎng)技術(shù)還是粘合技術(shù)，如何提高該種復(fù)合電池的發(fā)電效率始終是一大技術(shù)難題。NREL對(duì)兩種連接方法都有研究，并且研究結(jié)果表明III-V作為頂部電池材料較好。
第三個(gè)方面就是NREL已研究了35年的薄膜技術(shù)。研究人員研究了多種材料，包括：碲化鎘，銅銦鎵硒（CIGS），銅鋅錫硫（CTZS）（CIGS的替代品）。薄膜技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)：降低生產(chǎn)成本、減小電池體積便于安裝等等，但是也具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。
圖中所示為TetraSun光伏模塊。在陰極射線發(fā)光實(shí)驗(yàn)室（隸屬于NREL的光伏設(shè)備中心）對(duì)該模塊進(jìn)行特性和穩(wěn)定性測(cè)量。
賓州州立大學(xué)Penn State University
Steve Fonash，賓州州立大學(xué)納米技術(shù)研究與應(yīng)用中心主任，致力于薄膜光伏電池的研發(fā)工作。他和兩名同事已經(jīng)組建了一家名為Solarity的公司，來(lái)將科研結(jié)果推向市場(chǎng)。
大部分薄膜電池使用的技術(shù)是納米管、量子點(diǎn)、熱載流子，但是Fonash采取了不同的方法。它采用了光線和載體收集管理納米架構(gòu)，通過(guò)在下電極處安裝納米結(jié)構(gòu)陣列，再在陣列單元周圍加裝納米罩。光線通過(guò)納米罩再照射到陣列單元，最后被吸收材料吸收。該光伏電池厚度僅為1.4mil（35um），每平方厘米有6.25億個(gè)納米罩。經(jīng)過(guò)多種材料對(duì)比研究，CIGS（銅銦鎵硒）材料效率更高，更適合于作為光伏電池的吸收材料。
Fonash團(tuán)隊(duì)正在和一家公司進(jìn)行合作，采用薄膜電池卷制技術(shù)，生產(chǎn)納米級(jí)的該種結(jié)構(gòu)電池。
加州大學(xué)圣地亞哥分校UniversityofCaliforniaSanDiego（UCSD）
加州大學(xué)圣地亞哥分校的JanKleissl是能源研究中心副主任、首席研究員，主要研究領(lǐng)域是太陽(yáng)能預(yù)測(cè)。
進(jìn)行太陽(yáng)能預(yù)測(cè)的最大優(yōu)勢(shì)可以提高電力市場(chǎng)的運(yùn)行效率。由于風(fēng)電裝機(jī)容量較大，風(fēng)能預(yù)測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)相對(duì)成熟。但是隨著近幾年光伏發(fā)電的發(fā)展，太陽(yáng)能預(yù)測(cè)得到越來(lái)越多人的重視。
云層是影響太陽(yáng)能的首要因素，但是可以通過(guò)衛(wèi)星來(lái)觀測(cè)云層分布情況，也可以通過(guò)在照相機(jī)上安裝魚(yú)眼鏡頭來(lái)拍下天空的全貌。Kleissl正在致力于實(shí)現(xiàn)每15到20分種進(jìn)行一次預(yù)測(cè)。這需要使用輻射傳感器測(cè)量某地的太陽(yáng)能輻射值，并使用相機(jī)拍攝下天空的景象。這兩種手段的結(jié)合可以極大地提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率。接下來(lái)的研究方向是，建立大氣模型，根據(jù)風(fēng)力、溫度和濕度仿真大氣的動(dòng)態(tài)情況，并預(yù)測(cè)出明日云層的聚集情況。
UCSD拍攝的用于太陽(yáng)能預(yù)測(cè)的天空云圖。（UCSD供圖）
勞倫斯·伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Lawrence Berkeley National Laboratory
該實(shí)驗(yàn)室無(wú)機(jī)納米中心分子部Jeff Urban團(tuán)隊(duì)主要研究方向是光伏電池穩(wěn)定性和封裝技術(shù)。該研究方向致力于使電池在惡劣的戶外環(huán)境中保持良好的運(yùn)行狀態(tài)以及較長(zhǎng)工作壽命。
該團(tuán)隊(duì)研究出的新型復(fù)合材料，是將無(wú)機(jī)納米晶體和有機(jī)聚合物相結(jié)合，該種材料在保證光線有效通過(guò)的前提下，可以保障電池免受水、氧氣、硫化物和氮氧化物的侵蝕。該種材料性能優(yōu)異，外觀是透明的薄膜，厚度僅為一到兩個(gè)原子的直徑。
