美國能源實驗室實現45.7%的太陽能電池轉換效率

    鋰電世界  據美國化合物半導體網站2014年12月16日報道]美國能源部國家再生能源實驗室（NREL）宣布其四結太陽能電池在234倍日光聚集下實現了45.7%的轉換效率。這在所有類型太陽能電池效率中處于最高水平之一。

    NREL的新型太陽能電池設計用于在聚光光伏系統中工作，能夠吸收1000倍以上的匯聚太陽光，通過加入高品質吸收層改善了早期設計，實現了超高效率。

    多結太陽能電池利用陽光是通過將陽光頻譜調制到特定波長范圍，使之能夠被材料禁帶吸收。優化禁帶的化合材料是實現高效率的關鍵。主要的挑戰在于維持材料的高品質同時將其集成到具有高效光轉化效率能力的復雜電池中去。

    該太陽能電池的設計人員、NREL的科學家Ryan France表示：“多結太陽能電池的特性來自于高品質的子電池級柵格失配技術。柵格失配材料會將位移缺陷引入電池，導致極大的性能損失。NREL已經掌握了在電池的非活動區域控制和限制這些位移的技術，甚至能將更高失配率的材料用于多結太陽能電池。”

    考慮到這些挑戰，NREL發明并發展了先進的四結逆變電池。新設計包括對襯底晶格失配的磷銦鎵結、砷化鎵結以及兩個砷銦鎵結。該電池在234倍陽光集聚下實現了最高為45.7±2.3%的效率，但是即使集聚更多倍陽光，該電池的性能也比較近似，在700倍陽光集聚下該電池轉化效率為45.2%。

    相對于之前的設計，該電池還有多方面的改進，包括寬波段四層抗反射涂層、新型變形隧道結互聯以及來自磷銦鎵頂層電池的前所未有的高性能。

    相比于標準磷銦鎵子電池，這種子電池據說具有更高的電壓并降低了串行阻抗，以在高陽光集聚下實現高效率。

    NREL的電池測量實驗室確認了這一效率。該測量在高聚光情況下采用了新型閃光仿真器，這是一種高密度的脈沖太陽光仿真器，能夠更準確地控制匯聚光的頻譜。該工具確保電池的每個結都能接收到足夠的光，盡可能降低了測量誤差。該電池正被送往外部被廣泛認可的實驗室做進一步測試和確認。

    這項工作有美國能源部“陽光照射”計劃支持，這是美國在2020年之前為使太陽能同傳統能源相比具有成本競爭力而做出的努力。通過“陽光直射”計劃，美國能源部支持私有公司、大學和國家實驗室將太陽能電力成本降低至每千瓦時6美分。