美国能源部的国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Lab)日前宣布，一种双结太阳能电池在同一太阳光照下的转换效率达到了31.1%，创造了世界纪录。
NREL科学家迈尔斯·施泰纳6月19日在佛罗里达州坦帕市举行的第39届IEEE光伏专家会议上宣布了这一新的记录。之前的纪录是由Alta Devices保持的30.8%的效率。
串联电池由一个磷化镓铟电池顶部砷化镓电池组成，面积约0.25平方厘米，在AM1.5全球光谱下测量为1000 W/m2。它是反向生长的，类似于nrel开发的反向变质多结(IMM)太阳能电池，并在加工过程中翻转。电池的正面覆盖了一层双层增透涂层，背面覆盖了一层高度反射的金接触层。
这项工作是在NREL完成的，作为美国能源部推进电池效率基金会计划(F-PACE)的一部分，该计划是能源部“太阳计划”的一个项目，旨在将太阳能的成本降低到与包括化石燃料在内的其他能源竞争的水平。
F-PACE项目的目标是生产效率为48%的浓缩电池，在项目开始时，NREL最好的单结砷化镓太阳能电池的效率为25.7%。多年来，其他实验室的效率一直在提高:Alta Devices创下了一系列记录，将砷化镓记录效率从2010年的26.4%提高到2012年的28.8%。就在两个月前，Alta的双结高效电池才达到了30.8%的纪录。NREL国家光伏中心F-PACE项目负责人、NREL首席科学家Sarah Kurtz表示，这个新纪录可能也不会持续太久，但“它让我们离48%的里程碑又近了一步”。“这个与加州大学伯克利分校和光谱实验室的联合项目为我们提供了以不同方式观察这些近乎完美的细胞的机会。Myles Steiner, John Geisz, Iván García和III-V多结光伏小组已经实施了新的方法，比NREL以前的结果提供了实质性的改进。”
NREL的科学家迈尔斯·施泰纳说:“从历史上看，科学家们通过逐步改善材料质量和结的内部电学特性，以及优化带隙和层厚度等变量，来提高多结电池的性能。”但是内部光学在使用元素周期表第三列和第五列材料的高质量电池(III-V电池)中发挥的作用被低估了。欧洲杯足球竞彩“这个项目的科学目标是理解和利用内部光学，”他说。
当电子-空穴对重新组合时，可以产生光子，如果光子逃逸细胞，就会观察到发光——这就是发光二极管工作的机制。然而，在传统的单结砷化镓电池中，大多数光子只是被电池基底吸收而丢失。通过更优化的电池设计，光子可以在太阳能电池内重新吸收，从而产生新的电子-空穴对，从而提高电压和转换效率。在多结电池中，光子还可以耦合到较低的带隙结，产生额外的电流，这一过程称为发光耦合。
NREL人员提高了细胞的效率提高光子回收的低,比目前结用黄金接触光子反射回的细胞,并通过允许从上发光的重要一部分,GaInP结夫妇到砷化镓结。开路电压和短路电流均增大。
硅太阳能电池目前主导着世界光伏市场，但研究人员看到了新材料的机遇。欧洲杯足球竞彩利用透镜放大太阳能量的高效聚光电池吸引了公用事业公司的兴趣，因为这些模块的效率已经超过了30%。如果能够提高生长速度并降低成本，单太阳或低浓度III-V细胞可能会有商业机会。
当增加镜片以增加太阳的能量时，同样的电池应该工作得很好。施泰纳说:“我们希望在集中照明下观察到太阳能电池特性的类似增强。”
NREL是美国能源部可再生能源和能源效率研究和开发的主要国家实验室。NREL由可持续能源联盟有限责任公司为能源部运营。
来源:http://www.nrel.gov