五結(jié)結(jié)構(gòu)光伏電池效率達(dá)到44.5%

美國(guó)喬治華盛頓大學(xué)、海軍研究實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家、Sotera防御解決方案公司、Semprius公司和伊利諾伊大學(xué)香檳分校聯(lián)合設(shè)計(jì)和構(gòu)建了具有五個(gè)半導(dǎo)體結(jié)的新太陽(yáng)能電池原型——三個(gè)砷化鎵（GaAs）結(jié)，兩個(gè)銻化鎵（GaSb）結(jié)。

這兩種重疊類(lèi)型的光伏電池捕獲太陽(yáng)光譜的不同部分，可以44.5％的轉(zhuǎn)換效率將陽(yáng)光變?yōu)殡娔?，從而有可能成為世界上最有效?span id="dkxehel" class='hrefStyle'>太陽(yáng)能電池。相比之下，普遍的硅太陽(yáng)能電池只將四分之一的可用能量轉(zhuǎn)換成電能。

新電池是一種聚光型光伏（CPV）電池，使用光學(xué)器件將陽(yáng)光聚焦到微太陽(yáng)能電池上，濃度為744個(gè)太陽(yáng)。由于其尺寸?。ㄐ∮?毫米），可以利用更復(fù)雜材料開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)高效地的太陽(yáng)能電池。

該研究的主要作者、喬治華盛頓大學(xué)的研究科學(xué)家Matthew Lumb說(shuō)“直接暴露在地球表面的太陽(yáng)光中大約99％的能量在250nm和2500nm的波長(zhǎng)之間，但是高效率多結(jié)太陽(yáng)能電池的常規(guī)材料無(wú)法捕獲整個(gè)光譜范圍。我們的新器件能夠利用長(zhǎng)波長(zhǎng)光子中的能量，從而為實(shí)現(xiàn)最終的多結(jié)太陽(yáng)能電池提供了途徑?！?/p>

該方法有兩個(gè)新穎的方面。首先，它使用基于GaSb襯底的材料系列，通常用于紅外激光器和光電探測(cè)器。基于GaSb的新型太陽(yáng)能電池與捕獲較短波長(zhǎng)太陽(yáng)光子的常規(guī)襯底高效太陽(yáng)能電池組合成堆疊結(jié)構(gòu)。此外，堆疊過(guò)程使用轉(zhuǎn)印印刷，能夠以高精度三維組裝裝置。

研究人員認(rèn)為，這個(gè)特殊的太陽(yáng)能電池雖然非常昂貴，但重要的是其顯示出在效率方面可能的上限。盡管目前涉及的材料成本很高，但用于制造電池的技術(shù)仍然是有希望的。最終，通過(guò)使用非常高的太陽(yáng)能濃度水平和技術(shù)來(lái)回收昂貴的生長(zhǎng)基材，以降低成本，使同類(lèi)產(chǎn)品投入市場(chǎng)。

這項(xiàng)研究取得了MOSAIC計(jì)劃的進(jìn)步。該計(jì)劃是由高級(jí)研究計(jì)劃署能源（ARPA-E）資助的2400萬(wàn)美元的研究項(xiàng)目，為美國(guó)的11個(gè)獨(dú)立團(tuán)隊(duì)提供資金，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都致力于開(kāi)發(fā)技術(shù)和概念，以革新光伏性能降低成本。研究人員指出，這種研究的資金對(duì)于未來(lái)開(kāi)發(fā)可行的商業(yè)技術(shù)至關(guān)重要。