ARPA-E资助交通能效研究和微型高性能聚光光伏技术

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8月24日，ARPA-E宣布在“集成聚光结构的微型太阳电池阵列”（MOSAIC）主题计划框架下为11个项目资助2400万美元（表2）。MOSAIC计划关注于将微型聚光光学器件和电池单元集成到平板组件中，光电转换效率达到30%以上，关键技术挑战包括4个方面：（1）微型聚光光伏电池单元阵列制造、集成和封装；（2）具有高性能、鲁棒性和可规模制造能力的微型聚光光学器件；（3）固定式倾斜应用的微型光学跟踪机构；（4）系统制造成本与传统平板光伏相当。

表2  ARPA-E资助2400万美元开发微型高性能聚光光伏技术

承担机构	研究内容	经费/百万美元
松下波士顿实验室	开发两种微型阳光跟踪系统：（1）包括两组横向移动的光学器件阵列，上阵列为聚光透镜，下阵列为光学元件、电池单元和电气接头；（2）整个光学器件阵列均可旋转，一排排微透镜倾斜于其长轴，而第二轴旋转确保透镜光轴平行于太阳。	2.1
宾夕法尼亚州立大学	结合光学聚光器、微型光伏电池和新型跟踪系统制造固定斜率的聚光光伏组件。结合利用折射和反射塑料微透镜阵列聚焦阳光于微型电池单元阵列上，转印到透明薄片上的电池单元夹在透镜阵列之间。	2.9
罗切斯特大学	利用微型光学器件开发平面光导系统，捕获、导向和聚焦直射光线。系统目标是厚度低于3毫米，较传统聚光光伏组件更轻。还将开发可规模化的组装工艺利用灰度光刻制造微型光学器件。	1.5
加州理工学院	设计和制造一种新型聚光光伏组件，发光聚光器薄片含有量子点，可将高能光谱转化为宽禁带微型光伏电池单元可利用的波长；薄片下层的窄禁带叠层太阳电池将捕获量子点没有吸收的低能光谱。	3.0
麻省理工学院	开发一种集成微型光学系统的平面聚光光伏组件，能够有效捕获直射和散射太阳光。光学系统起到棱镜的作用将太阳光谱分成不同波长，由水平布置的电池单元阵列分别吸收，阵列下方集成常规电池单元捕获散射光。	3.5
	利用多功能常规硅基电池作为光学平台一部分，集成晶圆级微型聚光器大幅提高聚光倍数。常规硅基电池还将作为散射太阳辐射的收集器。	1.2
赛普锐斯公司（Semprius）	设计一种聚光光伏组件集成两种类型太阳电池以有效捕获散射和直射阳光。将利用微转移印刷工艺制造最高效率的6结电池，这种电池阵列将直射阳光转化为电力，而低成本单结电池转化散射阳光。	2.8
夏普美国实验室	开发一种平面光伏面板集成高效微型聚光电池和单倍电池，安装在两轴跟踪器上。利用先进透镜阵列捕获和聚焦直射阳光到光波导器件，再进一步聚焦到微型电池单元；在微型电池单元下方是双面单倍电池收集转化散射光。	2.7
德州农工大学	创建一种新型平面聚光光伏系统光学架构，以级联方式布置聚光透镜阵列，并与利用锥形光波导的二级聚光器对齐排列。将使用低成本玻璃和聚合物材料降低成本。	1.0
帕洛阿尔托研究中心	设计与制造一种微型光伏电池单元原型打印机，能够低成本、高通量制造微型电池单元。打印机利用包含微型电池单元的墨水能够数字化预先定义和精确放置电池单元并进行电气联接。	1.5
格林特光学公司（Glint Photonics）	设计一种新型聚光光伏系统，无需庞大、昂贵的跟踪与控制系统。将开发一种固定系统能够自动移动光伏面板中的接收器薄片，利用射流悬浮机制使得能够无摩擦移动，以及新型驱动过程仅消耗少量太阳能来确保薄片对齐。	1.7