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层叠式的4结4端高效太阳能电池

已有 3436 次阅读 2014-5-1 12:24 |系统分类:论文交流

开发高效率的光伏电池是光电半导体领域的一个重要课题,实现接近热力学极限的光电转换效率(Shockley-Queisser Limit)的光伏电池是科研人员的梦想。与传统单结硅或三五族太阳能电池相比,多结电池(Multijunction/Tandem Solar Cells)能够更有效的利用太阳光谱,从而实现更高的转化效率。然而,传统多结电池的制备主要基于晶格匹配以及电流匹配的外延生长(MOCVDMBE)的方法,限制了具有不同带隙的半导体pn结的集成,从而使生长具有三个pn结以上的电池非常困难。

 

在最近的一篇Nature Materials文章上,我们提出了一种制备多结电池的新方法,试图克服传统多结电池的各种问题。通过与光伏电池公司SempriusSolar Junction的研究人员进行合作,我们运用转印技术(Transfer Printing),实现了机械堆叠式的44端太阳能电池设计。运用特殊的转印方法,我们把薄膜的InGaP/GaAs/InGaAsNSb三结电池与另一个Ge基底的单结电池结合起来。我们开发了一种新型的As2Se3界面材料作为粘结层,实现界面处的折射率匹配,并且获得了理想的光、电、热性质。这种特殊的44端电池设计在实验上实现了整个太阳光谱(300 nm – 1700 nm)的覆盖,并且在1000倍的聚光下,获得了43.9%的实验效率(接近世界记录)。最后,通过与我们开发的聚光组件集成,我们在阳光下测试的系统效率达到36.5%,创下了新的电池组件效率记录。我们希望这一系列技术能够为进一步提高实验电池的极限效率提供一个新的思路,并为实现高效率低成本的光伏系统铺平道路。

 

文章链接:

X. Sheng, et al. “Printing-based assembly of quadruple junction, four-terminal microscale solar cells and theiruse in high-efficiency modules”, Nature Materials (2014).

 

http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat3946.html





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