美研究開(kāi)發(fā)迄今最高效率太陽(yáng)能電池問(wèn)世 效率達(dá)39.5%
美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的研究人員開(kāi)發(fā)了一種太陽(yáng)能電池，其在單太陽(yáng)全球照明下的效率再創(chuàng)新高，達(dá)39.5%，這是在相同條件下測(cè)量的任何類型的最高效率太陽(yáng)能電池。這一成就超越了美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室研究人員在2020年創(chuàng)造的記錄，即當(dāng)時(shí)使用III-V材料開(kāi)發(fā)了效率為39.2%的六結(jié)太陽(yáng)能電池。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室
美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的研究人員開(kāi)發(fā)了一種太陽(yáng)能電池，其在單太陽(yáng)全球照明下的效率再創(chuàng)新高，達(dá)39.5%，這是在相同條件下測(cè)量的任何類型的最高效率太陽(yáng)能電池。
這一成就超越了美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室研究人員在2020年創(chuàng)造的記錄，即當(dāng)時(shí)使用III-V材料開(kāi)發(fā)了效率為39.2%的六結(jié)太陽(yáng)能電池。
美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室高效晶體光伏小組的資深科學(xué)家邁爾·施泰納（Myle Steiner）表示，這種新電池可能有多種用途，包括高度區(qū)域限制的應(yīng)用或低輻射空間應(yīng)用。
施泰納（Steiner）、萊恩·弗蘭斯（Ryan France）、約翰·蓋茨（John Geisz）等多人對(duì)美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的研究做出了貢獻(xiàn)。
《焦耳》雜志5月刊上一篇名為“厚量子阱超晶格使三結(jié)太陽(yáng)能電池具有39.5%的地面效率和34.2%的空間效率 ”的論文，概述了本次太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)的細(xì)節(jié)。
最近幾款能效最高的太陽(yáng)能電池，都是基于美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的倒置變質(zhì)多結(jié)（IMM）架構(gòu)。這種新增強(qiáng)的三結(jié)IMM太陽(yáng)能電池現(xiàn)在已被添加到最佳研究電池效率圖表中。該圖表顯示了實(shí)驗(yàn)性太陽(yáng)能電池的成功，包括日本夏普公司先前于2013年創(chuàng)下的三結(jié)IMM記錄，即37.9%。
效率的提高源于對(duì)“量子阱”太陽(yáng)能電池的研究，該電池利用許多非常薄的層來(lái)改變太陽(yáng)能電池的特性�？茖W(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種具有前所未有的性能的量子阱太陽(yáng)能電池，并將其應(yīng)用于一種具有三個(gè)不同帶隙的結(jié)的設(shè)備中，其中每個(gè)結(jié)都經(jīng)過(guò)調(diào)整，以捕獲和利用太陽(yáng)光譜的不同部分。
III-V材料因其在元素周期表上的位置而得名，跨越了廣泛的能量帶隙，使其能夠瞄準(zhǔn)太陽(yáng)光譜的不同部分。頂部結(jié)由磷化鎵（GaInP）制成，中間是帶有量子阱的砷化鎵（GaAs），底部是晶格錯(cuò)位的砷化鎵（GaInAs）。經(jīng)過(guò)幾十年的研究，每種材料都得到了高度優(yōu)化。
資深科學(xué)家兼電池設(shè)計(jì)師弗朗西（France）稱：“關(guān)鍵因素是，雖然砷化鎵是一種優(yōu)秀的材料，通常用于III-V多結(jié)電池，但它對(duì)于三結(jié)電池來(lái)說(shuō)，并不具有相當(dāng)正確的帶隙，這意味著三個(gè)電池之間的光電流平衡并不理想。在這里，我們通過(guò)使用量子阱修改了帶隙，同時(shí)保持了優(yōu)異的材料質(zhì)量，這使得該裝置和潛在的其他應(yīng)用成為可能�！�
科學(xué)家們?cè)谥虚g層使用量子阱來(lái)擴(kuò)展砷化鎵電池的帶隙，并增加電池可以吸收的光量。重要的是，他們開(kāi)發(fā)了光學(xué)厚度的量子井設(shè)備，沒(méi)有重大電壓損失。他們還學(xué)會(huì)了如何在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)GaInP頂層電池進(jìn)行退火以提高其性能，以及如何將晶格錯(cuò)位的砷化鎵（GaInAs）中的線狀位錯(cuò)密度降到最低，這些都將在另外的出版物中討論。總的來(lái)說(shuō)，這三種材料為新型電池的設(shè)計(jì)提供了參考。
III-V電池以其高效率而著稱，但其制造工藝歷來(lái)都很昂貴。到目前為止，III-V電池已被用于為太空衛(wèi)星、無(wú)人駕駛飛行器和其他利基應(yīng)用供電。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的研究人員一直致力于大幅降低III-V電池的制造成本，并提供替代電池設(shè)計(jì)，這將使這些電池在各種新應(yīng)用中經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
新的III-V電池在空間應(yīng)用方面的效率也得到了測(cè)試，特別是在通信衛(wèi)星方面，這類衛(wèi)星由太陽(yáng)能電池供電，高電池效率至關(guān)重要，在壽命開(kāi)始測(cè)量時(shí)，電池效率為34.2%。目前的電池設(shè)計(jì)適用于低輻射環(huán)境，通過(guò)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)電池結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)更高的輻射應(yīng)用。
作者：申艷彩 來(lái)源：能源輿情 責(zé)任編輯：jianping
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