研究人员评估III-V太阳能电池在电动汽车中的应用

时间：2020-10-05 11:49:44来源：盖世汽车

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)。