39.5%！量子阱助力三結(jié)太陽(yáng)能電池創(chuàng)造最新世界紀(jì)錄

財(cái)聯(lián)社上海5月20日訊（編輯黃君芝）美國(guó)科學(xué)家制造了一種三結(jié)太陽(yáng)能電池，其效率達(dá)到了39.5%，創(chuàng)下了單太陽(yáng)光照下任何類(lèi)型電池的世界紀(jì)錄。盡管這一概念所依賴的材料和工藝對(duì)大多數(shù)商業(yè)用途來(lái)說(shuō)仍過(guò)于昂貴，但它很快就會(huì)在衛(wèi)星和其他太空技術(shù)中得到實(shí)際應(yīng)用。

由美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家在沒(méi)有聚光器的正常照明下創(chuàng)造了太陽(yáng)能電池效率的新世界紀(jì)錄，基于三層III-V材料的電池效率達(dá)到39.5%。

這一新的記錄打破了NREL之前39.2%的記錄，通過(guò)各種創(chuàng)新，該小組能夠極大地簡(jiǎn)化該設(shè)備，使用三端串聯(lián)而不是之前的六端。此前三結(jié)型太陽(yáng)能電池的記錄是夏普公司在2013年創(chuàng)下的37.9%

最近發(fā)表在《焦耳》雜志上的一篇論文“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”對(duì)這種電池進(jìn)行了全面描述。該小組將鎵銦砷（GaInAs）、砷化鎵（GaAs）和砷化鎵銦（GaInP）層結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)造出一種可以吸收大量太陽(yáng)光譜的設(shè)備。

這種方法的關(guān)鍵是NREL最新的“量子阱”工作，它允許它更好地調(diào)整每一層來(lái)吸收太陽(yáng)光譜的不同部分。NREL的高級(jí)科學(xué)家和電池設(shè)計(jì)師Ryan France說(shuō)，“雖然砷化鎵是一種優(yōu)秀的材料，通常用于III-V型多結(jié)電池，但它不具有與三結(jié)電池相當(dāng)正確的帶隙，這意味著三個(gè)電池之間的光電流平衡不是最佳的。”

“在這里，我們通過(guò)使用量子阱在保持優(yōu)異材料質(zhì)量的同時(shí)修改了帶隙，這使得該設(shè)備和潛在的其他應(yīng)用成為可能。”他補(bǔ)充說(shuō)。

量子阱是插入電池層的薄納米結(jié)構(gòu)，可以改變帶隙和其他特性。利用這些，小組能夠提高中間砷化鎵電池層的帶隙，以最大化其性能與其他兩個(gè)一致。雖然量子阱現(xiàn)象不是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)，但在幾個(gè)納米尺度上使用這些材料所面臨的各種挑戰(zhàn)限制了它們?cè)谝酝芯恐械膶?shí)際效益。

該小組承認(rèn)，至少就目前而言，他們正在研究的這些電池的工藝和材料對(duì)大多數(shù)主流太陽(yáng)能應(yīng)用來(lái)說(shuō)過(guò)于復(fù)雜和昂貴。盡管NREL正在嘗試一些不同的方法，可以大大減少其成本，但目前，為衛(wèi)星和其他空間技術(shù)供電是基于這些“III-V”材料的任何類(lèi)型太陽(yáng)能電池的唯一可能應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)能電池