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最高效率的太阳能电池现已成为现实

2022-05-23 13:17
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  【华通白银网5月23日讯】美国能源部国家可再生能源实验室 (NREL) 的研究人员创造了一种太阳能电池,在 1-sun 全球照明下效率达到创纪录的 39.5%。这是任何类型中效率最高的太阳能电池,使用标准 1-sun 条件测量。


  该标准测量等于 100 mW/cm2 的辐照度,它是指在测量仪器的波长范围内以电磁辐射的形式从太阳接收到的单位面积功率。


  据科学家称,这种新电池可能适用于高度受限的应用或低辐射空间应用。


  在《焦耳》杂志上发表的一篇论文中,研究人员解释说,效率的提高是在对“量子阱”太阳能电池的研究之后进行的,该电池利用许多非常薄的层来改变太阳能电池的特性。


  是关键


  具体来说,他们开发了一种性能前所未有的量子阱太阳能电池,并将其应用到具有不同带隙的三个结的设备中,其中每个结都经过调整以捕获和利用太阳光谱的不同部分。顶部结由磷化镓 (GaInP) 制成,中间是带有量子阱的砷化镓 (GaAs),底部是晶格不匹配的砷化镓 (GaInAs)。


  “一个关键因素是,虽然 GaAs 是一种出色的材料,通常用于 III-V 多结电池,但它没有适合三结电池的带隙,这意味着三个电池之间的光电流平衡不是最佳的,”高级科学家和细胞设计师 Ryan France 说。


  “在这里,我们通过使用量子阱修改了带隙,同时保持了出色的材料质量,这使得该设备和潜在的其他应用成为可能。”


  科学家们在中间层使用量子阱来扩展 GaAs 电池的带隙并增加电池可以吸收的光量。重要的是,他们开发了光学厚的量子阱器件,没有大的电压损失。他们还学习了如何在生长过程中对 GaInP 顶部电池进行退火,以提高其性能并最大限度地减少晶格不匹配的 GaInAs 中的螺纹位错密度。总之,这三种材料为新型电池设计提供了信息。


  然后测试了新电池在空间应用中的效率,特别是对于由太阳能电池供电且高电池效率至关重要的通信卫星,并在生命初期测量中获得了 34.2% .


  目前的电池设计适用于低辐射环境,通过电池结构的进一步发展,可以实现更高辐射的应用。


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