‧ 漢能的「砷化鎵太陽能電池」優劣在哪？

leiphone 趙青暉

7月2日晚上，漢能公司向外界正式發佈了他們公司的四款全新Solar系列全太陽能動力汽車——Solar O、Solar A、Solar R以及Solar L，根據漢能方面介紹，這四款車均採用了「砷化鎵薄膜太陽能電池技術」，在車頂和車身上整合薄膜太陽能組件，就可以以太陽能為能源，轉化電能為車輛電池充電，同時這些新車還可以使用傳統的固定充電設施，進行補充電能，能夠大大減少電動汽車對充電樁的依賴。

太陽能電池到今天為止已經發展了很多年了，在很多人的觀念中，太陽能都需要厚重的電池板才能工作，並且實際轉化率不高，用在汽車上更是讓人覺得不靠譜，那麼漢能所說的這種「砷化鎵薄膜太陽能電池技術」到底是什麼呢？

▎薄膜太陽能電池技術

我們首先來瞭解一下薄膜太陽能電池技術和砷化鎵。

在光伏發電技術中,太陽能電池是其中最終要的關鍵元件,目前主要應用於光伏發電的電池大都是基於半導體技術,在早前一代已經成熟的太陽能電池技術中,晶矽電池佔著主導地位,但是隨著技術的演進，和晶矽電池的局限,薄膜電池慢慢的成為了新一代的太陽能電池演進方向。傳統的晶矽電池，是以高純的晶硅棒為原料製成太陽能電池, 而薄膜電池屬於非晶矽結構,而砷化鎵(GaAs)則是其中的一種。

CIGS / Thin Film Solar Cell Light Soaking For Improved Performance 

GaAs屬於III-V族化合物半導體材料，其能隙與太陽光譜的匹配較適合，且能耐高溫。與矽太陽電池相比，GaAs太陽電池具有較好的性能。GaAs材料早在1954年就被發現具有光伏效應，70年代，隨著IBM等公司及研究單位的參與，GaAs作為太陽能電池開始蓬勃發展。

▎砷化鎵太陽能電池的優劣勢

優勢

轉化率高

根據漢能表示，目前他們的「砷化鎵薄膜太陽能電池技術」最高轉化率能達到31.6%，而且這個值，是曾被美國國家可再生能源實驗室(NREL)，確認為轉化率世界第一的。根據他們的未來規劃，在2020年，其太陽能轉化率要達到38%，2025年將可以達到42%的高度。

說到光伏行業的效率，永遠離不開理論效率和量產效率，砷化鎵的巨大優勢之一，就是理論效率高，差不多比晶矽高一倍，這屬於砷化鎵天生的優越屬性，在晶矽的局限性凸顯的時候，砷化鎵是一個不錯的努力方向。

可塑性強

與傳統太陽能電池板不同，砷化鎵薄膜太陽能電池具有柔性可彎曲、質量輕、顏色可調、形狀可塑等優勢，這些優勢都是能夠適用於汽車外觀設計與製造的重要因素。另外，由於其可塑性強，所以能夠獲得最大化感光面積，因此可以大幅度提高太陽能發電量，為汽車提供動力。

耐溫性好

常規來說，目前的硅光電池在200℃的工作環境下就已經無法正常運行。而砷化鎵電池的耐溫性要好於硅光電池，有實驗數據表明，砷化鎵電池在250℃的條件下仍可以正常工作，這對於實時有電流充放，並產生大量熱能的汽車行業，應該能增加不少穩定性。

弱光性好

晶體矽光伏系統對光的敏感度並不是很高，在陰雨天等光線較差的時候，是基本不能進行工作的，而薄膜太陽能電池是能夠在弱光環境下進行發電的，只不過發電的效率要小於陽光充足的時候。

劣勢

成本高昂

漢能並不是首先開始研究砷化鎵電池的企業，砷化鎵電池由於在相對高溫情況下的優越性能，一出現就飽受關注，包括很多航空航天機器都在使用砷化鎵材料的太陽能發電系統，不過這種電池的成本，也是比矽光電池要高出很多的。

首先，由於砷化鎵生產方式和傳統的矽晶圓生產方式大不相同，砷化鎵需要採用磊晶技術製造，這種磊晶圓的直徑通常為4—6英吋，比硅晶圓的12英吋要小得多，磊晶圓需要特殊的機台才行，同時砷化鎵原材料成本高出矽很多，鎵比較稀缺，砷又是有毒物質，所以成本也會相應高昂。

其次，其電池的衰減也是成本高昂的佐因之一。

電池衰減

傳統薄膜太陽能電池由於製程原因一般顏色更深，這就意味著其熱效應就更嚴重，根據實測數據，早期的薄膜太陽能電池一般性衰減在10%以上，特別是在使用的頭幾年，呈現高速衰減狀態，最高能達到20%左右，所以一般廠家會採用低標的辦法去銷售衝減。例如150W標稱100W進行銷售。即使是砷化鎵電池也需要充分降溫，才能保證其發電效率和減緩熱衰減。

封裝複雜

砷化鎵較矽質在物理性質上要更脆，這一點使得其加工時比容易碎裂，所以，通常的做法是把其製成薄膜，並使用襯底（常為Ge[鍺]），來對抗其在這一方面的不利，但是也增加了技術的複雜度。薄膜電池的製程決定了它的封裝面板，不能使用鋼化玻璃，一般是使用雙層普通玻璃封裝，生產過程貨損與安裝損壞率相對較高，另外這種封裝模式使其散熱問題更加嚴重，直至目前這個問題都難以解決。

▎小結

由此看來，漢能的砷化鎵太陽能電池技術，其實算是代替矽光電池嘗試的一種。無論是砷化鎵薄膜太陽能電池，還是其他薄膜太陽能電池，在提升效率的時候肯定會有或多或少這樣或那樣的問題，對於光伏電池來說，理論效率大多是既定事實，剩下的就是腳踏實地一點點提高，腳踏實地比動不動就革命要靠譜的多，所以根據砷化鎵薄膜太陽能電池技術來看，薄膜很有可能會是未來太陽能的發展趨勢，但是不是漢能，還得以後再看。

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