機遇與挑戰：

• 研究人員積極研究提高太陽能效率技術

市場數據：

• 太陽能電池效率已達28.2％，接近理論最大值

創建于2007年，位于美國加州Santa Clara的阿爾塔設備公司（Alta Devices）稱，已取得創紀錄的太陽能電池效率達28.2％，接近理論最大值33.5％。這個數值大約比去年的紀錄高出2個百分點。阿爾塔設備公司稱，其創新技術可用于進行大規模生產。

如果太陽能發電要與化石燃料競爭，提高效率就必不可少。增加單個太陽能電池的輸出功率，就可減少每套設備所需要的電池數，也可以削減某些方面的成本，如安裝，布線以及一些電子裝置方面，因為要把電池板連接到電網。

阿爾塔設備公司的研究人員研究砷化鎵（gallium arsenide），提高內在屬性，使它“幾乎成為理想的太陽能電池材料，”Alta合伙創始人、加州理工大學（Caltech）應用物理學教授Harry Atwater說，當太陽能電池吸收陽光時，部分能量在陽光照射下產生電子，這些電子被迅速引出電池，形成電力。如果電子被提取得不夠快，它們就會衰變，釋放能量，成為熱或光。喪失這種能量作為熱量，就會減少電池產生的電壓和電流量，也減少功率輸出。但是，相反，如果電子產生的是光，這種光就可被太陽能電池再次吸收，生成另一個電子，這就提供了另一個機會，使能量在陽光下可成為電力。

在砷化鎵中，幾乎所有的電子都是產生光，而不是熱。在這種最高質量的材料樣品中，每進入一個光子，光生產和再吸收循環可發生100次，這就提供了很高的概率，產生的電子最終會被引導發電。為了實現創紀錄的太陽能電池的效率，阿爾塔設備公司的研究人員開發了一些化學處理方法，用于材料裂紋，否則，這些裂紋會有一種傾向，絆住電子，并使它們釋放能量作為熱。他們還努力改進電池背面，確保產生的光子被反射回材料中，從而更有可能使它們產生電力。

值得注意的是，研究人員能夠實現高效率，采用的一些技術，阿特沃特說可以用于廉價制造。砷化鎵太陽能電池生產成本一直就非常高，因為他們的制備是采用極高質量的半導體晶片，類似于計算機芯片所用的那種。為了削減成本，阿爾塔設備公司正在使用一項技術，稱為外延層剝離（epitaxial liftoff），這種技術的早期版本，開創者是阿爾塔設備公司的聯合創始人Eli Yablonovitch，是在20世紀80年代提出的。在該技術的最新版本中，這種晶圓被用作種模板，以培育非常薄的層狀晶體材料，形成太陽能電池。這些層隨后會擺脫晶圓，采用化學蝕刻剝離，從而使晶圓可以再次使用。

Atwater說，公司正在努力改善外延層剝離，開發更好的方法，在晶圓上生長結晶層。目前的方法稱為化學氣相沉積法（chemical vapor deposition），速度太慢，難以制備廉價的太陽能電池。

這種高效率電池，阿爾塔設備公司已經生產，是體積小的一次性設備。這家公司更大的太陽能電池組件效率較低，約21％。通常情況下，公司轉向大規模生產時，效率會下降幾個百分點。阿爾塔設備公司也需要證明，這種高效率電池可持續使用數十年，經受風吹雨打，不會顯著降低性能。