科技網(wǎng)站Ars Technica探訪IBM新型光伏發(fā)電設(shè)備The Solar Sunflower，新設(shè)備采用新一代光電池材料和冷卻系統(tǒng)，發(fā)電效率可達(dá)80%。

文章全文如下：

一顆向日葵矗立在山上。這可不是一顆普通的向日葵，它融合了光伏發(fā)電和太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，總效率可達(dá)80%。

The Solar Sunflower是一項(xiàng)瑞士發(fā)明，由Airlight Energy、Dsolar（Airlight子公司）和IBM蘇黎士研究院共同研發(fā)。The Solar Sunflower采用HCPVT技術(shù)，可利用太陽(yáng)能發(fā)電和熱水。HCPVT就是高聚光太陽(yáng)能光伏發(fā)電及光熱技術(shù)。

Airlight研究主管贊布羅塔·安布羅塞蒂（Gianluca Ambrosetti）表示，簡(jiǎn)單來說，The Solar Sunflower擁有聚合太陽(yáng)光的反光板，“相當(dāng)于5,000顆太陽(yáng)照射”。然后，高效光伏電池將聚光太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。

Airlight和Dsolar共同開發(fā)Sunflower的反光板和其他材料，IBM負(fù)責(zé)開發(fā)太陽(yáng)能光電系統(tǒng)。

Solar Sunflower的兩項(xiàng)構(gòu)成技術(shù)——光伏發(fā)電和太陽(yáng)能熱發(fā)電——都非常知名，目前廣泛為人熟知。但是，Solar Sunflower的特別之處在于，它以新穎時(shí)尚的方式融合了兩項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了極高的轉(zhuǎn)換效率。

Solar Sunflower反光板是略顯彎曲的鏡面面板。從玻璃到聚酯薄膜，Airlight嘗試了多種不同的反光材料，最終它們選擇鋁箔。鋁箔既不過分昂貴，又具備很高的反射率。Solar Sunflower有六個(gè)“花瓣”，每個(gè)花瓣包含六個(gè)反光板。六個(gè)收集器位于36個(gè)反光板中間，每個(gè)收集器對(duì)應(yīng)六個(gè)反光板。

每個(gè)收集器有一排砷化鎵光電池。砷化鎵的光電轉(zhuǎn)化效率非常高（Sunflower可達(dá)38%），但它的成本非常高昂。但對(duì)于Sunflower而言，受光面積才是真正昂貴的東西。陽(yáng)光只會(huì)照射很小一部分，Sunflower需要使用最好的材料。每個(gè)收集器的砷化鎵只占幾平方厘米，但它可以產(chǎn)生大約2千瓦電能。因此，一座Solar Sunflower大概可以產(chǎn)生12千瓦電能。

與多數(shù)半導(dǎo)體一樣，遇熱的光電池效率會(huì)下降。Solar Sunflower的砷化鎵電池最高工作溫度約為105攝氏度。但在“5,000顆太陽(yáng)照射”下，溫度很容易高于105攝氏度。

在一次測(cè)試中，Airlight用反光板在一塊鐵上熔出一個(gè)洞（鐵的熔點(diǎn)高達(dá)1538度）。在另一次測(cè)試中，由于反光板排列不整齊，“液態(tài)鋁滴得到處都是”。

新型冷卻系統(tǒng)

究竟如何冷卻呢？答案就是一套非常聰明的冷卻系統(tǒng)，這套系統(tǒng)來自IBM的特長(zhǎng)之一：超級(jí)計(jì)算機(jī)。在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，熱量是處理能力的限制因素之一。計(jì)算機(jī)芯片很小，你可以在1U級(jí)服務(wù)器中塞入大量芯片。但是，冷卻這些元件卻相當(dāng)困難。

過去幾年，IBM一直開發(fā)液體冷卻技術(shù)，優(yōu)先用于提升計(jì)算密度，同時(shí)還旨在減少?gòu)U熱。在常見的液體冷卻系統(tǒng)中，我們會(huì)看到水箱、水泵和散熱器。液體通常是水，也可能是其他液體，例如礦物油和氟化液。

熱量從計(jì)算機(jī)芯片轉(zhuǎn)移到液體，然后傳送到散熱器，最后散入空氣。但是，這種冷卻系統(tǒng)存在兩個(gè)問題：一是散熱量存在限制；二是散入空氣的廢熱被浪費(fèi)掉。

IBM利用熱水冷卻技術(shù)完美地解決了上述問題。首先，冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水可以作為家用和工業(yè)用水。IBM超級(jí)計(jì)算機(jī)Aquasar產(chǎn)生的熱水已經(jīng)供應(yīng)給當(dāng)?shù)卮髮W(xué)。

 第二，為了增加芯片向水的熱傳遞，IBM不再采用傳統(tǒng)的冷卻水箱，轉(zhuǎn)而使用一塊布有微流通道的硅。這種硅擁有數(shù)百個(gè)微通道，水在數(shù)微米的晶體管中輸送熱量。它粘在計(jì)算機(jī)芯片后面，就像是一個(gè)微型水箱。這種設(shè)計(jì)可以大幅增加散熱效率。

Solar Sunflower采用了同樣的冷卻系統(tǒng)。這種冷卻系統(tǒng)可以確保砷化鎵將光能轉(zhuǎn)換成電能，同時(shí)散去“5,000顆太陽(yáng)”的熱能。因此，Solar Sunflower可以產(chǎn)生大約12千瓦電能，同時(shí)還提供21千瓦熱能（水溫可達(dá)90攝氏度）。

問題

IBM和Airlight均未公布Solar Sunflower價(jià)格，但所有安裝成本可能高達(dá)數(shù)萬英鎊，而且這只是最初的費(fèi)用。

首先，太陽(yáng)能熱發(fā)電需要直射陽(yáng)光：反光板必須瞄準(zhǔn)太陽(yáng)，多云等天氣會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)電量。控制軟件可以讓Solar Sunflower自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。

其次，Solar Sunflower缺乏能量密度。盡管Solar Sunflower的發(fā)電效率很高，但它只能產(chǎn)生12千瓦電能。這只夠三四個(gè)家庭使用，而且需要每天有幾個(gè)小時(shí)的晴朗天氣。

當(dāng)然，最大的問題還是成本。Airlight和IBM合作開發(fā)Solar Sunflower時(shí)，硅太陽(yáng)能電池的成本約為1.6美元/瓦。過去數(shù)年，隨著中國(guó)逐漸提升產(chǎn)量，成本下降到40美分/瓦。Solar Sunflower采用砷化鎵電池、軟件系統(tǒng)和新型水冷系統(tǒng)，它肯定無法取代硅太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)品。

Airlight Energy計(jì)劃于2016年面向早期用戶推出Solar Sunflower。2017年，Solar Sunflower有望大規(guī)模生產(chǎn)。目前，Solar Sunflower只是全尺寸產(chǎn)品原型，最終版本將更為美觀。