本刊 付甜甜

突破光伏電池設計與生產(chǎn)降低太陽能成本

一想起太陽電池，我們的腦海里就會浮現(xiàn)出從衛(wèi)星上伸出的剛性平板太陽電池翼或者是屋頂上安裝的太陽電池。不過，現(xiàn)在的太陽電池已經(jīng)能做得非常薄，且具有柔性，所以可以像壁紙一樣繞著飛機的外殼、機翼或其他任何形狀卷起來。

這項突破性的技術是由位于美國科羅拉多州桑頓的Ascent Solar技術公司發(fā)明的。Ascent Solar技術公司曾憑借這項成就榮登2011年《時代周刊》的創(chuàng)新前50名。因為廉價的太陽能一直都是人們追求的目標，特別是在外太空或者更高的大氣層中。所以這項技術在航空領域有廣闊的應用前景，而唯一能限制其應用的束縛就是人們的想象力。例如，該公司薄膜技術最新的商業(yè)應用就是集成在蘋果公司iPhone的手機殼上，不但能保護手機，還能充當充電器。

Ascent Solar技術公司的首席技術師約瑟夫·阿姆斯特朗說：“早在二十世紀九十年代初期我們就開始在馬丁·馬芮娜公司研究薄膜光伏電池，其中一個目的就是降低衛(wèi)星的發(fā)射成本。盡管運載裝置越來越小、技術越來越完善，但是廉價的光伏技術似乎一直都沒有取得太大的進步?！?/p>

阿姆斯特朗說：“有一種輕質的半導體材料，稱作銅銦鎵硒(CIGS)，它在凈空高度上能提供最好的機會，而且具有柔性。CIGS可與塑料基底聯(lián)合使用，使光伏電池具有粗糙的表面?！?/p>

他補充說：“我們與美國政府、美國國防先進研究計劃局（DAPPA）、美國空軍和許多主要參與者都有合作。在這項技術發(fā)展到一定水平后，我們會找合作伙伴繼續(xù)研究。”2005年，Ascent Solar技術公司從孵化公司拆分出來。2006年6月，在納達斯克全球市場首次公開發(fā)行股票。阿姆斯特朗說：“我們的目標是證明單片集成組件具備商業(yè)化生產(chǎn)的條件?！?/p>

“我們只關注柔性技術，而我們的主要優(yōu)勢就在于有能力采用同一種材料，并將它投向多個市場，再根據(jù)需要改變研究方向”。與其他柔性光伏產(chǎn)品相比，Ascent公司的地面應用太陽電池技術，如無人機(UAVs)系列，具有85 W/m2的最高功率密度，和48 W/kg的最好比功率。空間應用方面，光伏組件的比功率與電池陣的設計有關，為500-1100 W/kg。

維持公司的創(chuàng)新文化不是問題。阿姆斯特朗說：“這是一個令人興奮的工作領域，因為這是一種與其他同仁研究的方向不同的技術。我們公司是一家開發(fā)公司，可以切切實實將這項技術從實驗品轉化為產(chǎn)品。因此，這里充滿了挑戰(zhàn)，而我們也為研發(fā)投入了很多的力量。所以，在研發(fā)的過程中也都充滿了創(chuàng)新。公司也一直在搞一些基礎研究，目的是為了與學術界和國家實驗室保持聯(lián)系。”

阿姆斯特朗相信航空航天領域的整體創(chuàng)新狀態(tài)是充滿希望的，特別對于新興市場如臨近空間和無人機(UAV)高空長續(xù)航時間會繼續(xù)突破技術的極限。例如，Ascent公司的薄膜光伏電池將裝配在由Ascent Solar技術公司與Bye Aerospace公司正在開發(fā)的太陽能驅動戰(zhàn)術silent falcon無人機上。不過，除了一直存在的資金短缺問題外，阿姆斯特朗認為主要的障礙還是在于“資源和人員短缺”。

另外一個關鍵仍舊是讓企業(yè)認識到創(chuàng)新本身。“成為像我們公司一樣的獨特個體的方式之一就是讓人們打破常規(guī)來考慮問題。也許，這是一個尋找問題的解決辦法，但創(chuàng)新者往往是該領域內(nèi)的人，或從事該工作的人。不過，讓他們感興趣不是挑戰(zhàn)，讓他們明白如何打破常規(guī)才是真正的挑戰(zhàn)?！?/p>

在當下這種規(guī)避風險的環(huán)境下，更棘手的問題才是問題，但是答案往往最后都很

簡單。阿姆斯特朗說：“我們必須能展示出一個產(chǎn)品，這會比僅僅是夢幻好得多?！?/p>

太陽能光伏電池的發(fā)展方向

太陽能光伏電池的轉換效率每提高一個百分點，將使太陽電池組件的發(fā)電成本降低7%左右。太陽電池發(fā)展的趨勢是低成本發(fā)電，這是光伏技術的發(fā)展方向。低成本的實現(xiàn)途徑包括提高光電轉換效率、降低成本及提升組件壽命三方面。光電轉換效率是衡量光伏電池單位面積將光能轉化為電能的重要技術指標。轉換效率的提高依賴工藝的改進、材料的改進及電池結構的改進。由此，光伏技術才能繼續(xù)以及持續(xù)地發(fā)展下去。

Ascent Solar技術公司和Bye Aerospace公司

Ascent Solar技術公司：Ascent Solar技術公司是一家利用柔性基底材料來開發(fā)薄膜光伏電池的創(chuàng)造性企業(yè)。這樣的創(chuàng)造可以使太陽能發(fā)電的方式融入到百姓的日常生活中去。他們的發(fā)明曾經(jīng)在2011年的《時代周刊》中被評為50個最佳發(fā)明之一?？梢灾苯蛹{入標準的建材、商業(yè)運輸、汽車解決方案、空間應用程序、便攜式消費電子產(chǎn)品和耐用離網(wǎng)解決方案中去。

Ascent Solar技術公司的首席技術官約瑟夫·阿姆斯特朗博士加盟了Bye Aerospace技術公司的戰(zhàn)略咨詢理事會。Ascent Solar是柔性CIGS太陽電池板的研究公司，Bye Aerospace公司以創(chuàng)新的飛機設計、解決方案中能源的清潔性為商務航空和國防市場服務。

阿姆斯特朗博士基本上把他30多年的職業(yè)生涯都貢獻在了光伏研究上，包括和馬丁·馬芮娜公司 (現(xiàn)在的洛克希德·馬丁公司)和在2005年成為ITN能源系統(tǒng)的ASTI團隊的創(chuàng)始成員。阿姆斯特朗博士一直處在為陸地、航空航天、臨近空間和空間應用的輕便柔性光伏發(fā)展的前沿。他是著名的發(fā)明家，在美國同一領域申請的五項專利包括：記憶合金、燃料電池、電子電路組件、薄膜光伏技術和多個待批復的專利申請項。

阿姆斯特朗在伊利諾斯州的路易斯大學獲得了學士學位并在科羅拉多州的丹佛大學獲得了物理學碩士以及博士學位。阿姆斯特朗博士曾擔任科羅拉多州太陽能光電技術改革中心咨詢委員會的成員和監(jiān)督委員會主席并且兼任科羅拉多州先進材料研究中心的董事會主席。

Bye Aerospace公司：Bye Aerospace公司成立于2007年，總部設在丹佛市附近，為商務航空和國防市場提供清潔能源解決方案和創(chuàng)新的飛機設計。