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硅類多結太陽能電池轉換效率達到30.2% 刷新世界紀錄

來源:日經BP社 大場淳一

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關鍵詞:太陽能 電池 光伏發電

    德國弗勞恩霍夫研究機構11月9日宣布,該機構的太陽能系統研究所(Solar Energy Systems ISE)與奧地利意唯奇集團公司(EV Group,EVG)合作,利用硅(Si)基板成功生產了轉換效率高達30.2%的多結太陽能電池

      弗勞恩霍夫ISE等試制、轉換效率達30.2%的Ⅲ-V族半導體與硅多結太陽能電池(出處:Fraunhofer ISE/A.Wekkeli)

      這一是德國弗勞恩霍夫研究機構與ISE研究所(FraunhoferISECalLab),對4cm2面積的太陽能電池測得的轉換效率結果。

      該結果高于以前測量的純硅類太陽能電池的轉換效率紀錄26.3%和理論轉換效率29.4%,刷新了該類別的世界紀錄。

      發布稱,研究小組在此次成果中,采用了在電子產業廣為人知的“晶圓直接鍵合(direct wafer bonding)”技術,將Ⅲ-V族半導體材料嵌入硅中2~3μm。

      具體為,激活等離子體之后,將太陽能電池單元材料在真空中加壓鍵合。Ⅲ-V族半導體材料表面的原子與硅原子形成鍵,可制成單片元件。

      發布稱,此次實現的轉換效率,是完全整合的此種硅類多結太陽能電池的首項成果。

      Ⅲ-V族半導體與硅的多結太陽能電池,由各太陽能電池單元材料相互重疊構成。即“隧道二極管”將鎵銦磷(GaInP)、砷化鎵(GaAs)、硅三個材料層進行內部連接,以覆蓋太陽光譜的吸收范圍。

      最上面的GaInP層吸收300~670nm波長、中間的GaAs層吸收500~890nm波長、最下層的硅吸收650~1180nm波長的太陽光,并將其轉換為電力。Ⅲ-V族半導體層是在GaAs基板上外延析出形成,與硅基板接合。

      雖然從外觀無法了解內部結構的復雜性,但據稱作為太陽能電池單元與以往的硅類產品相同。就是說,由于是前面與后面都有接點的簡單結構,因此可以制造成太陽能電池板

      但稱,外延析出和半導體與硅的連接成本的降低,是作為太陽能電池板實用化的課題。弗勞恩霍夫研究機構的研究小組打算在今后研究解決這一課題。

      目前,弗勞恩霍夫ISE正在弗里堡建設“高效率太陽能電池中心(Center for High Efficiency Solar Cells)”,據稱將成為使用Ⅲ-V族半導體與硅的新一代太陽能電池技術的開發基地。

    (審核編輯: 智匯胡妮)

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