三結(jié)電池技術(shù)將締造下一代光伏組件

太陽能光伏網(wǎng)訊：今年一月份，美國海軍實(shí)驗(yàn)室（NRL）和位于伊利諾伊州奈爾斯的MicrolinkDevicesInc.公司宣布將共同開發(fā)有潛力達(dá)到50%轉(zhuǎn)換效率的三結(jié)電池。也包括來自英國倫敦帝國學(xué)院的合作，該項(xiàng)目的目的是研發(fā)出一種晶格匹配的三結(jié)光伏電池。

就在NRL宣布該項(xiàng)目前的幾個月，2012年十月，位于加利福尼亞州圣何塞的SolarJunction公司宣布它的最新多結(jié)電池以44%轉(zhuǎn)換效率打破了其之前的紀(jì)錄。在新聞公布會上，該公司再次顯示了其在多結(jié)電池領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。

據(jù)工業(yè)專家介紹，目前多結(jié)電池的發(fā)展空間還很小，但其具有良好的創(chuàng)新性并能大幅地開拓現(xiàn)有的光伏組件市場。

工藝研發(fā)

多結(jié)電池包括多個疊層，每層都可以吸收陽光光譜中不同波長的光。我們將陽光中的光譜有效地分離，MicrolinkDevices公司光伏板材產(chǎn)品負(fù)責(zé)人RayChan解釋道。這就好像將三種不同的太陽電池堆疊到了一起。

三層（電池）中一層俘獲藍(lán)光，而第二層和第三層就分別俘獲可見光和紅外光。

關(guān)于研究者而言，關(guān)鍵任務(wù)就是找到針對三種不同疊層的合適材料。新穎性就在于對與磷化銦（InP）晶格匹配的InAlAsSb四元合金的識別，根據(jù)我們的模型，其直接帶隙寬度可高達(dá)1.8eV，NRL固態(tài)器件部的負(fù)責(zé)人RobertJ.Walters博士解釋道。

使用這種材料，我們可以設(shè)想全部由與InP晶格匹配的材料組成的三結(jié)電池，在AM0時，它與地面光譜契合地非常理想，他說。

帶隙指的是受到光子激發(fā)后電子的躍遷程度。不同材料的帶隙寬度也不同，單位是電子伏（eV）。NRL在其通告中特別指出，他們將用高帶隙半導(dǎo)體材料吸收短波長輻射，而長波長部分則傳輸?shù)胶罄m(xù)半導(dǎo)體。

NRL和Microlink研究備選材料的目的就是找到一種可以優(yōu)化帶隙的完美晶格匹配結(jié)構(gòu)。Walters博士指出，現(xiàn)有的其他多結(jié)太陽電池都是基于非晶格匹配結(jié)構(gòu)達(dá)到所需帶隙的。

我們的模型顯示出這些技術(shù)無法達(dá)到晶格匹配材料期許的高效，他說。重要突破就是對InAlAsSb四元合金的識別。

眼下研究者們的任務(wù)就是生長這種材料并在之上創(chuàng)造高質(zhì)量的結(jié)。我們剛著手進(jìn)行對這種材料培育的研究，希望在明年內(nèi)可以看到顯而易見的進(jìn)展，Walters博士說。

目前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)剛剛進(jìn)行項(xiàng)目的初始階段。我們已經(jīng)建模并且識別了材料，現(xiàn)在就要開始材料的培育研究，他說。InAlAsSb的生長極具挑戰(zhàn)性，所以我們預(yù)計(jì)要在材料培育上花費(fèi)一定的時間。