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斯坦福提出同时利用光伏和光热发电工艺
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美国斯坦福大学网站近日披露，该校研究人员发现了一种可实现比现有的太阳电池技术效率翻番的新工艺并证明其可行，新工艺同时结合太阳辐射的光照和热量发电，该过程被称为“光子增强热电子发射”或PETE，它可增强太阳能发电成本的竞争力。据斯坦福大学材料科学与工程副教授、小组研究负责人Nick Melosh计算数据显示，每一个器件中使用6英寸薄片材料足以，因此材料本身成本不成问题。
不同于目前太阳电池板使用的随着温度上升效率下降的光伏技术，新工艺更适合在较高温度下工作，这种工艺在效率上可超越现有光电转换和热能转换技术。Melosh表示：“这是一个概念性的突破，新的能量转换过程不只是在采用新材料或者工艺上有调整，实质上是能量产生的基础性原理不同，而且新工艺中用来制造设备的新材料廉价易得。”该小组的研究成果发表在8月1日出版的Nature Materials在线版上。
据悉，截至目前，还没有研究人员能掌握一种同时兼顾热能利用与光电转换的技术。然而，Melosh 的研究小组选择了一种涂覆有铯金属薄层的氮化镓半导体材料，这种材料能够同时利用光和热来发电。同时，他们论证了其物理过程并非是标准光伏机理，而是在高温下产生了一种光伏效应，研究认为较高温度下电池才工作得更好而且温度越高转换越好。
大多数硅太阳电池在温度高达100℃时已然失效，但PETE设备在超过200℃时才达到其最高效率。PETE设备最好在温度可高达800℃的太阳能聚光器如抛物碟式系统中使用。由于它能在远远超过屋顶太阳能电池板能承受的温度以上表现良好。因此，它可运用于类似南加州莫哈韦沙漠中的大型太阳能热电站中，该电站也给PETE 提供了一次可与现有技术密切结合的低成本发电机遇。
据Melosh介绍，光照射到PETE设备上，设备将会利用入射光及其产生的热量，然后将废热量导入热转换系统，因此PETE过程就有一般技术所不具备的双重发电优势。光伏系统绝不会发热到可使其散发余热在热电转换中可被利用的程度，但PETE却非常有利于利用高温余热发电。
同时，Melosh估计PETE过程在阳光聚光情况下可达到50%的效率或更高，而且如果与热转换循环相结合甚至可达到55%~60%，这几乎是现有系统转换效率的三倍。
据了解，该小组打算设计可兼容并较易利用现有系统的设备，从而使其转换成本相对较低，研究人员利用氮化镓半导体作为证明其想法的尝试，但他们获得的测试效率远低于他们计算出来的PETE预期可能效率。使用氮化镓是因为它是唯一有迹象能够承受较高温度，又仍然出现PETE效应的潜在材料。而研究人员计算显示，若使用如砷化镓这样的一般家电常用的合适半导体材料，实际效率可能会达到50%~60%，他们正在积极探索其它可能的材料。（吕鹏辉）
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