科學(xué)家們不斷地推動(dòng)太陽能電池板的效率越來越高，并且有一個(gè)新的記錄要報(bào)告：在標(biāo)準(zhǔn)的 1-sun 全球照明條件下，一種新的太陽能電池的效率達(dá)到了 39.5%。
1-sun 標(biāo)記只是測(cè)量固定量陽光的一種標(biāo)準(zhǔn)化方法，現(xiàn) 在幾乎 40% 的輻射可以轉(zhuǎn)化為電能。這種類型的太陽能電池板材料的先前記錄是 39.2% 的效率。
周圍的太陽能電池種類比你想象的要多。這里使用的類型是三結(jié) III-V 串聯(lián)太陽能電池，通常部署在衛(wèi)星和航天器中，盡管它們?cè)趫?jiān)固的地面上也有很大的潛力。
“新電池效率更高，設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，可用于各種新應(yīng)用，例如高度受限的應(yīng)用或低輻射空間應(yīng)用，”來自美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家邁爾斯·施泰納 (Myles Steiner) 說。 NREL）在科羅拉多州。
就太陽能電池的效率而言，方程的“三結(jié)”部分很重要。每個(gè)結(jié)都集中在太陽光譜范圍的特定部分，這意味著更少的光損失和未被使用。
通過使用所謂的“量子阱”技術(shù)，進(jìn)一步提高了效率。它們背后的物理原理相當(dāng)復(fù)雜，但總體思路是材料經(jīng)過精心挑選和優(yōu)化，并盡可能薄。這會(huì)影響帶隙，即激發(fā)電子并使電流流動(dòng)所需的最小能量。
在這種情況下，三個(gè)結(jié)由磷化鎵銦 (GaInP)、添加了一些額外量子阱效率的砷化鎵 (GaAs) 和砷化鎵銦 (GaInAs) 組成。
“一個(gè)關(guān)鍵因素是，雖然 GaAs 是一種出色的材料，并且通常用于 III-V 多結(jié)電池，但它對(duì)于三結(jié)電池沒有完全正確的帶隙，這意味著三個(gè)電池之間的光電流平衡不是最佳的” NREL 的物理學(xué)家 Ryan France 說 。
“在這里，我們通過使用量子阱修改了帶隙，同時(shí)保持了出色的材料質(zhì)量，這使得該設(shè)備和潛在的其他應(yīng)用成為可能?！?/p>
這個(gè)最新電池中增加的一些改進(jìn)包括增加了吸收的光量，而沒有任何相應(yīng)的電壓損失。還進(jìn)行了其他幾項(xiàng)技術(shù)調(diào)整以最大程度地減少限制。
這是有記錄以來所有太陽能電池板電池中最高的 1-sun 效率，盡管我們已經(jīng)從更強(qiáng)烈的太陽輻射中看到更高的效率。雖然技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)際產(chǎn)品需要時(shí)間，但潛在的改進(jìn)令人興奮。
這些電池還記錄了令人印象深刻的 34.2% 的空間效率，這是它們?cè)谲壍郎鲜褂脮r(shí)應(yīng)該達(dá)到的。它們的重量和對(duì)高能粒子的抵抗力使它們特別適合這項(xiàng)任務(wù)。
研究人員在他們發(fā)表的論文中寫道：“由于這些是撰寫本文時(shí)效率最高的 1-sun 太陽能電池，這些電池還為所有光伏技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)效率設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)。 ”
