美国Ascent Solar技术公司的铜铟镓硒柔性薄膜太阳电池

本刊 付甜甜

突破光伏电池设计与生产降低太阳能成本

一想起太阳电池，我们的脑海里就会浮现出从卫星上伸出的刚性平板太阳电池翼或者是屋顶上安装的太阳电池。不过，现在的太阳电池已经能做得非常薄，且具有柔性，所以可以像壁纸一样绕着飞机的外壳、机翼或其他任何形状卷起来。

这项突破性的技术是由位于美国科罗拉多州桑顿的Ascent Solar技术公司发明的。Ascent Solar技术公司曾凭借这项成就荣登2011年《时代周刊》的创新前50名。因为廉价的太阳能一直都是人们追求的目标，特别是在外太空或者更高的大气层中。所以这项技术在航空领域有广阔的应用前景，而唯一能限制其应用的束缚就是人们的想象力。例如，该公司薄膜技术最新的商业应用就是集成在苹果公司iPhone的手机壳上，不但能保护手机，还能充当充电器。

Ascent Solar技术公司的首席技术师约瑟夫·阿姆斯特朗说：“早在二十世纪九十年代初期我们就开始在马丁·马芮娜公司研究薄膜光伏电池，其中一个目的就是降低卫星的发射成本。尽管运载装置越来越小、技术越来越完善，但是廉价的光伏技术似乎一直都没有取得太大的进步。”

阿姆斯特朗说：“有一种轻质的半导体材料，称作铜铟镓硒(CIGS)，它在净空高度上能提供最好的机会，而且具有柔性。CIGS可与塑料基底联合使用，使光伏电池具有粗糙的表面。”

他补充说：“我们与美国政府、美国国防先进研究计划局（DAPPA）、美国空军和许多主要参与者都有合作。在这项技术发展到一定水平后，我们会找合作伙伴继续研究。”2005年，Ascent Solar技术公司从孵化公司拆分出来。2006年6月，在纳达斯克全球市场首次公开发行股票。阿姆斯特朗说：“我们的目标是证明单片集成组件具备商业化生产的条件。”

“我们只关注柔性技术，而我们的主要优势就在于有能力采用同一种材料，并将它投向多个市场，再根据需要改变研究方向”。与其他柔性光伏产品相比，Ascent公司的地面应用太阳电池技术，如无人机(UAVs)系列，具有85 W/m2的最高功率密度，和48 W/kg的最好比功率。空间应用方面，光伏组件的比功率与电池阵的设计有关，为500-1100 W/kg。

维持公司的创新文化不是问题。阿姆斯特朗说：“这是一个令人兴奋的工作领域，因为这是一种与其他同仁研究的方向不同的技术。我们公司是一家开发公司，可以切切实实将这项技术从实验品转化为产品。因此，这里充满了挑战，而我们也为研发投入了很多的力量。所以，在研发的过程中也都充满了创新。公司也一直在搞一些基础研究，目的是为了与学术界和国家实验室保持联系。”

阿姆斯特朗相信航空航天领域的整体创新状态是充满希望的，特别对于新兴市场如临近空间和无人机(UAV)高空长续航时间会继续突破技术的极限。例如，Ascent公司的薄膜光伏电池将装配在由Ascent Solar技术公司与Bye Aerospace公司正在开发的太阳能驱动战术silent falcon无人机上。不过，除了一直存在的资金短缺问题外，阿姆斯特朗认为主要的障碍还是在于“资源和人员短缺”。

另外一个关键仍旧是让企业认识到创新本身。“成为像我们公司一样的独特个体的方式之一就是让人们打破常规来考虑问题。也许，这是一个寻找问题的解决办法，但创新者往往是该领域内的人，或从事该工作的人。不过，让他们感兴趣不是挑战，让他们明白如何打破常规才是真正的挑战。”

在当下这种规避风险的环境下，更棘手的问题才是问题，但是答案往往最后都很

简单。阿姆斯特朗说：“我们必须能展示出一个产品，这会比仅仅是梦幻好得多。”

太阳能光伏电池的发展方向

太阳能光伏电池的转换效率每提高一个百分点，将使太阳电池组件的发电成本降低7%左右。太阳电池发展的趋势是低成本发电，这是光伏技术的发展方向。低成本的实现途径包括提高光电转换效率、降低成本及提升组件寿命三方面。光电转换效率是衡量光伏电池单位面积将光能转化为电能的重要技术指标。转换效率的提高依赖工艺的改进、材料的改进及电池结构的改进。由此，光伏技术才能继续以及持续地发展下去。

Ascent Solar技术公司和Bye Aerospace公司

Ascent Solar技术公司：Ascent Solar技术公司是一家利用柔性基底材料来开发薄膜光伏电池的创造性企业。这样的创造可以使太阳能发电的方式融入到百姓的日常生活中去。他们的发明曾经在2011年的《时代周刊》中被评为50个最佳发明之一。可以直接纳入标准的建材、商业运输、汽车解决方案、空间应用程序、便携式消费电子产品和耐用离网解决方案中去。

Ascent Solar技术公司的首席技术官约瑟夫·阿姆斯特朗博士加盟了Bye Aerospace技术公司的战略咨询理事会。Ascent Solar是柔性CIGS太阳电池板的研究公司，Bye Aerospace公司以创新的飞机设计、解决方案中能源的清洁性为商务航空和国防市场服务。

阿姆斯特朗博士基本上把他30多年的职业生涯都贡献在了光伏研究上，包括和马丁·马芮娜公司 (现在的洛克希德·马丁公司)和在2005年成为ITN能源系统的ASTI团队的创始成员。阿姆斯特朗博士一直处在为陆地、航空航天、临近空间和空间应用的轻便柔性光伏发展的前沿。他是著名的发明家，在美国同一领域申请的五项专利包括：记忆合金、燃料电池、电子电路组件、薄膜光伏技术和多个待批复的专利申请项。

阿姆斯特朗在伊利诺斯州的路易斯大学获得了学士学位并在科罗拉多州的丹佛大学获得了物理学硕士以及博士学位。阿姆斯特朗博士曾担任科罗拉多州太阳能光电技术改革中心咨询委员会的成员和监督委员会主席并且兼任科罗拉多州先进材料研究中心的董事会主席。

Bye Aerospace公司：Bye Aerospace公司成立于2007年，总部设在丹佛市附近，为商务航空和国防市场提供清洁能源解决方案和创新的飞机设计。