據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)11月8日（北京時間）報道，美國科學(xué)家通過與傳統(tǒng)科學(xué)研究相反的新思路，用砷化鎵制造出了最高轉(zhuǎn)化效率達(dá)28.4%的薄膜太陽能電池。該太陽能電池效率提升的關(guān)鍵并非是讓其吸收更多光子而是讓其釋放出更多光子，未來用砷化鎵制造的太陽能電池有望突破能效轉(zhuǎn)化記錄的極限。
過去，科學(xué)家們都強(qiáng)調(diào)通過增加太陽能吸收光子的數(shù)量來提升太陽能電池的效率。太陽能電池吸收陽光后產(chǎn)生的電子必須被作為電提取出來，而那些沒有被足夠快速提取出的電子會衰變并釋放出自己的能量。
美國能源部下屬的勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家伊萊·亞布魯諾維契領(lǐng)導(dǎo)的研究表明，如果這些釋放的能量作為外部熒光排放出來，太陽能電池的輸出電壓就會提高。亞布魯諾維契說：“我們的研究表明，太陽能電池釋放光子的效率越高，其能源轉(zhuǎn)化效率和提供的電壓就越高。外部熒光是太陽能電池轉(zhuǎn)化效率達(dá)到理論最大值——肖克萊·奎塞爾效率極限的關(guān)鍵。對于單p-n結(jié)太陽能電池來說，這個最大值約為33.5%。”
參與研究人員歐文·米勒解釋道，在太陽能電池的開路環(huán)境中，電子無處可去，就會密密擠在一起，理想的情況是，它們排放出外部熒光，精確地平衡入射的太陽光。
基于此，由亞布魯諾維契聯(lián)合創(chuàng)辦的阿爾塔設(shè)備公司使用亞布魯諾維契早期研發(fā)的單晶薄膜技術(shù)——外延層剝離技術(shù)，用砷化鎵制造出了最高轉(zhuǎn)化效率達(dá)28.4%的薄膜太陽能電池。這種電池不僅打破了此前的轉(zhuǎn)化效率，其成本也低于其他太陽能電池。目前效率最高的商用太陽能電池由單晶硅圓制造，最高轉(zhuǎn)化效率為23%。砷化鎵雖然比硅貴，但其收集光子的效率更高。就性價比而言，砷化鎵是制造太陽能電池的理想材料。
亞布魯諾維契說：“太陽能電池的高性能與外部熒光有關(guān)，我們的理論將顯著改變未來太陽能電池的面貌，我們將生活在一個太陽能電池非常便宜而且高效的世界中。”
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