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效率高达32.57%!美国研制出一种III-V太阳能电池

2021-06-07 13:36
微锂电
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导读:美国国家可再生能源实验室的科学家们通过将砷化镓薄膜堆叠在带有玻璃夹层的互插式背接触硅太阳能电池上,模拟出一种III-V太阳能电池。科学家们已经完成了一些初步的微型模块集成工作,但要达到商业化,终究还需要大幅扩大尺寸。该电池目前的有效面积为1平方厘米。

效率高达32.57%!美国科学家研制出一种III-V太阳能电池

美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的一组研究人员通过将砷化镓(GaAs)薄膜堆叠在带有玻璃夹层的背隙接触(IBC)硅太阳能电池上,模拟了一种四端串联的III-V太阳能电池。

该项目的主要研究人员Adele Tamboli表示:“虽然我们已经做了一些初步的微型模块集成工作,但要实现商业化,最终还需要大幅扩大尺寸,这些电池在解决了几个挑战之后可以达到商业化。组件电池都已经在工业规模上进行了演示。然而,成本仍然很高,需要降低。”

科学家们解释道:“该装置的有效面积为1平方厘米,据称与在同一研究水平上建造的类似电池相比,效率更高,因为砷化镓吸收层的厚度得到了优化。如果吸收层太薄,通过顶部电池的传输将增加,而高能量的光子将在较低的电压下被底部电池收集。如果吸收层太厚,接近吸收层材料的少数载流子扩散长度,产生的载流子将过早地重新结合,光子能量会以热量的形式损失掉。”

砷化镓电池是通过金属有机气相外延(MOVPE)在砷化镓衬底上生长的。吸收层的厚度在1.5到3.5微米之间,2.4微米最佳。厚度为300微米的IBC电池由德国的哈梅林太阳能研究所(ISFH)提供。学者们表示:“通过将处理过的砷化镓电池堆叠在非晶硅底层电池上,中间有一薄层用于反转的环氧树脂,来组装串联的电池,然后将得到的电池在室温下固化24小时。”

研究人员发现,当砷化镓厚度超过1.5微米时,所有用这种设计开发的四端串联电池的效率都超过了32%。一个吸收层厚度为2.8微米的电池显示出最高的顶部电池和串联效率,分别为26.38%和32.57%。研究小组强调:“虽然这里的砷化镓顶部电池的填充系数(FF)略有下降,但IBC底部电池表现出的效率比之前使用的硅异质结底部电池略高。”

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