科學家設計的太陽能電池可以捕獲幾乎所有的太陽光譜能量

2021-01-07 騰訊網

科學家設計並製造了一種新型太陽能電池的原型，這種電池將多個電池堆疊在一個設備中，能夠捕獲幾乎所有的太陽能光譜中的能量。新設計將陽光直接轉化為電能的效率為44.5%，有望成為世界上效率最高的太陽能電池。

這種方法不同於人們通常在屋頂或田裡看到的太陽能電池板。新設備使用聚光光伏(CPV)面板，該面板使用透鏡將太陽光集中到微小的太陽能電池上。由於太陽能電池體積小(小於1平方毫米)，利用更複雜的材料可以開發出成本更低的太陽能電池。

堆疊的細胞就像陽光的篩子，每一層的特殊材料吸收一組特定波長的能量。當光通過煙囪時，將近一半的可用能量已經轉化為電能。相比之下，目前最常見的太陽能電池只能將四分之一的可用能量轉化為電能。

「大約99%的力量中直接照射地球的表面的波長250 nm和2500 nm之間,但傳統材料高效多結太陽能電池不能捕獲整個光譜範圍,」馬修Lumb說,該研究的第一作者的研究科學家瓦工程和應用科學學院。「我們的新設備能夠釋放儲存在長波長光子中的能量，這些光子在傳統的太陽能電池中會丟失，因此，我們提供了一條實現最終多結太陽能電池的途徑。」

儘管科學家們多年來一直致力於開發更高效的太陽能電池，但這種方法有兩個新方面。首先，它使用了一系列基於銻化鎵(GaSb)襯底的材料，這種材料通常用於紅外雷射器和光電探測器。這種新型的以氣體為基礎的太陽能電池與生長在捕獲更短波長太陽光子的傳統基質上的高效太陽能電池一起被組裝成堆疊結構。此外，堆疊過程中使用了一種被稱為轉移列印的技術，這種技術可以使這些微小的設備具有高精確度的三維組裝。

這種特殊的太陽能電池非常昂貴，但研究人員認為，展示效率的上限是很重要的。儘管目前所涉及的材料成本高昂，但用於製造這種細胞的技術顯示出了很大的前景。最終，一種類似的產品可能會進入市場，這是由於極高的太陽能濃度水平降低了成本，以及回收昂貴的生長基質的技術。

這項研究，「完全收集太陽能光譜的基於氣體的太陽能電池，」發表在周一的先進能源材料。

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