Triple-junction solar cell design could break 50 percent conversion barrier

By Jason Falconer

January 16, 2013

    据美国海军研究实验室（Naval Research Laboratory）2013年1月16日发布的消息，多国科学家合作已经成功地设计出多层太阳能电池，每一层分别吸收不同波长的阳光，这种新结构设计，可突破50%转换障碍而实现最大转化效率。

    当前三结太阳能电池（triple-junction solar cell）转化效率的世界纪录为44%,但美国海军研究实验室（Naval Research Laboratory，NRL)、伦敦帝国理工学院（Imperial College of London）以及MicroLink设备公司（MicroLink Devices Inc.）的研究人员合作已经研制出多结光伏电池的设计, 在聚光太阳能照射下可以使转换效率突破50%。目前, 传统硅太阳能电池最好的例子其最高转化效率约为25%,而多结太阳能电池已经获得了超过40%的转化效率。多结太阳能电池包含几层半导体材料，将其逐个堆叠起来,每一层用于吸收不同波长的光线,从而提高他们的转化效率。在顶部的是高带隙半导体材料，吸收短波长的辐射,而长波长的光线是由下层来吸收。新型多结太阳能电池设计的关键是确定被称为“InAlAsSb的四元合金材料”作为一个高带隙材料，可以生长出与磷化铟(InP)衬底的晶格相匹配的晶体。用于该合作研究团队的多结太阳能电池的合金材料可以达到1.8 eV的最大直接带隙,这比常用材料的带隙更宽，当晶格与InP晶格匹配时,会导致最大带隙达到1.4 eV。美国NRL的研究物理学家Robert Walters博士说，他们研究设计出了一种新型、实际可行、晶格匹配的多结太阳能电池,在聚光照射条件下，有可能突破50%的转换效率。NRL、MicroLink公司,罗切斯特理工学院（Rochester Institute of Technology）将在未来三年内开发这项技术，有望获得美国能源部和能源部先进研究计划署(ARPA-E)的资金支持，但是作为私人投资项目还为时过早。