美國能源實驗室實現(xiàn)45.7%的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率

    鋰電世界  據(jù)美國化合物半導(dǎo)體網(wǎng)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(jié)太陽能電池在234倍日光聚集下實現(xiàn)了45.7%的轉(zhuǎn)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(shè)計用于在聚光光伏系統(tǒng)中工作，能夠吸收1000倍以上的匯聚太陽光，通過加入高品質(zhì)吸收層改善了早期設(shè)計，實現(xiàn)了超高效率。

    多結(jié)太陽能電池利用陽光是通過將陽光頻譜調(diào)制到特定波長范圍，使之能夠被材料禁帶吸收。優(yōu)化禁帶的化合材料是實現(xiàn)高效率的關(guān)鍵。主要的挑戰(zhàn)在于維持材料的高品質(zhì)同時將其集成到具有高效光轉(zhuǎn)化效率能力的復(fù)雜電池中去。

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

    考慮到這些挑戰(zhàn)，NREL發(fā)明并發(fā)展了先進的四結(jié)逆變電池。新設(shè)計包括對襯底晶格失配的磷銦鎵結(jié)、砷化鎵結(jié)以及兩個砷銦鎵結(jié)。該電池在234倍陽光集聚下實現(xiàn)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(zhuǎn)化效率為45.2%。

    相對于之前的設(shè)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(jié)互聯(lián)以及來自磷銦鎵頂層電池的前所未有的高性能。

    相比于標(biāo)準(zhǔn)磷銦鎵子電池，這種子電池?fù)?jù)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(xiàn)高效率。

    NREL的電池測量實驗室確認(rèn)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(zhǔn)確地控制匯聚光的頻譜。該工具確保電池的每個結(jié)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(rèn)可的實驗室做進一步測試和確認(rèn)。

    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(tǒng)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(xué)和國家實驗室將太陽能電力成本降低至每千瓦時6美分。