效率高達(dá)32.57％！美國研制出一種III-V太陽能電池2021-06-08 08:13
美國國家可再生能源實(shí)驗室的科學(xué)家們通過將砷化鎵薄膜堆疊在帶有玻璃夾層的互插式背接觸硅太陽能電池上，模擬出一種III－V太陽能電池?？茖W(xué)家們已經(jīng)完成了一些初步的微型模塊集成工作，但要達(dá)到商業(yè)化，終究還需要大幅擴(kuò)大尺寸。該電池目前的有效面積為1平方厘米。
效率高達(dá)32.57％！美國科學(xué)家研制出一種III-V太陽能電池
美國能源部國家可再生能源實(shí)驗室（NREL）的一組研究人員通過將砷化鎵（GaAs）薄膜堆疊在帶有玻璃夾層的背隙接觸（IBC）硅太陽能電池上，模擬了一種四端串聯(lián)的III－V太陽能電池。
該項目的主要研究人員Adele Tamboli表示：“雖然我們已經(jīng)做了一些初步的微型模塊集成工作，但要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，最終還需要大幅擴(kuò)大尺寸，這些電池在解決了幾個挑戰(zhàn)之后可以達(dá)到商業(yè)化。組件電池都已經(jīng)在工業(yè)規(guī)模上進(jìn)行了演示。然而，成本仍然很高，需要降低。”
科學(xué)家們解釋道：“該裝置的有效面積為1平方厘米，據(jù)稱與在同一研究水平上建造的類似電池相比，效率更高，因為砷化鎵吸收層的厚度得到了優(yōu)化。如果吸收層太薄，通過頂部電池的傳輸將增加，而高能量的光子將在較低的電壓下被底部電池收集。如果吸收層太厚，接近吸收層材料的少數(shù)載流子擴(kuò)散長度，產(chǎn)生的載流子將過早地重新結(jié)合，光子能量會以熱量的形式損失掉。”
砷化鎵電池是通過金屬有機(jī)氣相外延（MOVPE）在砷化鎵襯底上生長的。吸收層的厚度在1．5到3．5微米之間，2．4微米最佳。厚度為300微米的IBC電池由德國的哈梅林太陽能研究所（ISFH）提供。學(xué)者們表示：“通過將處理過的砷化鎵電池堆疊在非晶硅底層電池上，中間有一薄層用于反轉(zhuǎn)的環(huán)氧樹脂，來組裝串聯(lián)的電池，然后將得到的電池在室溫下固化24小時。”
研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)砷化鎵厚度超過1．5微米時，所有用這種設(shè)計開發(fā)的四端串聯(lián)電池的效率都超過了32％。一個吸收層厚度為2．8微米的電池顯示出最高的頂部電池和串聯(lián)效率，分別為26．38％和32．57％。研究小組強(qiáng)調(diào)：“雖然這里的砷化鎵頂部電池的填充系數(shù)（FF）略有下降，但I(xiàn)BC底部電池表現(xiàn)出的效率比之前使用的硅異質(zhì)結(jié)底部電池略高。”
效率高達(dá)32.57％！美國科學(xué)家研制出一種III-V太陽能電池
美國能源部國家可再生能源實(shí)驗室（NREL）的一組研究人員通過將砷化鎵（GaAs）薄膜堆疊在帶有玻璃夾層的背隙接觸（IBC）硅太陽能電池上，模擬了一種四端串聯(lián)的III－V太陽能電池。
該項目的主要研究人員Adele Tamboli表示：“雖然我們已經(jīng)做了一些初步的微型模塊集成工作，但要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，最終還需要大幅擴(kuò)大尺寸，這些電池在解決了幾個挑戰(zhàn)之后可以達(dá)到商業(yè)化。組件電池都已經(jīng)在工業(yè)規(guī)模上進(jìn)行了演示。然而，成本仍然很高，需要降低。”
科學(xué)家們解釋道：“該裝置的有效面積為1平方厘米，據(jù)稱與在同一研究水平上建造的類似電池相比，效率更高，因為砷化鎵吸收層的厚度得到了優(yōu)化。如果吸收層太薄，通過頂部電池的傳輸將增加，而高能量的光子將在較低的電壓下被底部電池收集。如果吸收層太厚，接近吸收層材料的少數(shù)載流子擴(kuò)散長度，產(chǎn)生的載流子將過早地重新結(jié)合，光子能量會以熱量的形式損失掉。”
砷化鎵電池是通過金屬有機(jī)氣相外延（MOVPE）在砷化鎵襯底上生長的。吸收層的厚度在1．5到3．5微米之間，2．4微米最佳。厚度為300微米的IBC電池由德國的哈梅林太陽能研究所（ISFH）提供。學(xué)者們表示：“通過將處理過的砷化鎵電池堆疊在非晶硅底層電池上，中間有一薄層用于反轉(zhuǎn)的環(huán)氧樹脂，來組裝串聯(lián)的電池，然后將得到的電池在室溫下固化24小時。”
研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)砷化鎵厚度超過1．5微米時，所有用這種設(shè)計開發(fā)的四端串聯(lián)電池的效率都超過了32％。一個吸收層厚度為2．8微米的電池顯示出最高的頂部電池和串聯(lián)效率，分別為26．38％和32．57％。研究小組強(qiáng)調(diào)：“雖然這里的砷化鎵頂部電池的填充系數(shù)（FF）略有下降，但I(xiàn)BC底部電池表現(xiàn)出的效率比之前使用的硅異質(zhì)結(jié)底部電池略高。”
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