美國國家可再生能源實驗室(NREL)開發(fā)出了一種在III-V族元素中使用砷化鎵和其他化合物生產(chǎn)光伏電池的改進方法。這些材料以效率極高而著稱，但其昂貴的生產(chǎn)成本意味著它們的使用僅限于衛(wèi)星和無人飛行器等小衛(wèi)星應(yīng)用。


NREL的科學家們目前已經(jīng)找到了改進III-V族電池生產(chǎn)的方法，這一工藝被稱為氫化物氣相外延(hydride vapor phase epitaxy ，HVPE)。

NREL的一位資深科學家Aaron Ptak表示，HVPE并不新穎，科學家們從50-60年代就開始關(guān)注它，他們更樂意將之稱為“全新的、50歲的增長技術(shù)”。D-HVPE工藝的關(guān)鍵是使用雙室反應(yīng)器以沉積不同的層面，通過這些反應(yīng)器，他們能夠?qū)⑸a(chǎn)時間從一個小時縮短到大約兩分鐘。

這一團隊目前已經(jīng)能夠生產(chǎn)出25.3%效率的砷化鎵電池。雖然NREL承認這一工藝不會立即使成本降低到具有除衛(wèi)星、軍事和其他利基應(yīng)用以外的商業(yè)吸引力。但NREL戰(zhàn)略能源分析中心的技術(shù)經(jīng)濟分析小組成員Kelsey Horowitz預(yù)測，伴隨著技術(shù)調(diào)整和規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)，使用D-HVPE制造的電池可生產(chǎn)出$0.20-0.80/W的電力，可用于便攜式/可佩戴太陽能板等應(yīng)用，因為這類中間市場可以接受更高的價格。

研究人員還承認，商業(yè)化的過程將是另一個非常昂貴的步驟。Ptak表示他們有一個非常好的研發(fā)技術(shù)，設(shè)計了一個測試規(guī)模的反應(yīng)堆，但他們沒有辦法從A走到B，因為這將是需要大量資本的一步。

NREL還與美國Microlink Devices公司合作，以實現(xiàn)另一種超輕型電池概念的商業(yè)化，其在生產(chǎn)過程中同樣使用了砷化鎵。由Microlink開發(fā)的三結(jié)電池已經(jīng)達到37.75%的效率，功率密度超過3000 W/kg，已經(jīng)被用于Zephyr S HALE——一種完全使用太陽能的高空無人機，能夠執(zhí)行類似于衛(wèi)星的功能。