研究人员评估III-V太阳能电池在电动汽车中的应用

日本的一项新研究显示，到2030年，全球太阳能（000591，股吧）电动汽车的光伏装机量可能达到50GW。研究人员表示，由于电动汽车的车顶空间有限，效率高于30%的太阳能电池，包括多结III-V和III-V/Si电池，是汽车行业应用的最佳候选者。然而，必须应对一系列技术和经济挑战。

据外媒报道，来自丰田汽车公司、电子产品制造商夏普的研究人员，日本新能源和工业技术发展组织（NEDO）正在对基于砷化镓（GaAs）和其他III-V族材料的太阳能电池进行研究，以评估将其应用于部分由太阳能光伏技术供电的乘用车的技术潜力。砷化镓（GaAs）和III-V族太阳能电池由于其高效率的潜力而受到广泛关注，但其应用受到成本的限制。科学家表示，到2030年，全球累计光伏装机量可能达到50吉瓦，到2040年，将达到0.4太瓦。研究人员表示：“如果每年销售的乘用车中有70%配备额定功率为1千瓦的光伏组件，那么全年的市场潜力将达到50吉瓦。”研究人员表示，可以在许多方面进行技术改进，包括减小膜厚度、高膜生长速率、衬底再利用和硅系列太阳能电池。最重要的是，规模经济可以通过大规模生产来实现。研究结果表明，有很多方法可以使III-V族太阳能电池组件的价格达到每瓦10美元，例如使用高速生长方法将年产量提高到10MW，或者使用硅衬底来取代昂贵的砷化镓或锗衬底。高速沉积（H-VPE）方法可以在不显著降低性能的情况下降低III-V族材料的沉积成本。研究人员表示“这种方法利用III族元素基团消除了形成金属有机化合物所需的加工，将III族元素的投入成本降低了10倍。H-VPE还提供了更高的吞吐能力，表明砷化镓的生长速度可以达到300μM/H，并提高了反应物的利用率。然而，突变体和无缺陷异构体的发展界面仍然面临挑战，需要进一步研究以提高电阻损失、外部辐射效率以及对块体和界面复合的理解。至于硅基III-V系列电池，研究人员表示，由于其效率超过40%、重量轻、成本低，这些电池在汽车应用中具有巨大潜力。该研究还简要介绍了夏普高效III-V三结太阳能电池模块在丰田普锐斯PHV上的应用结果，该模块的输出功率为860W。基于磷化铟镓（InGaP）、砷化镓（GaAs）和砷化铟镓（In GaAs），三结太阳能电池模块的效率为32.84%。

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