美科學(xué)家制造出效率超過(guò)40%的太陽(yáng)能電池

    波音公司子公司Spectrolab有限公司科學(xué)家在最近發(fā)表的太陽(yáng)能電池制造研究論文中稱，他們研制出的太陽(yáng)能電池超越了具有里程碑意義的40%效率限制，40%效率是所有光電設(shè)備所能獲得的最高效率。他們的研究成果刊登在了最近一期的《應(yīng)用物理學(xué)通訊》雜志上。

    當(dāng)今最常用的太陽(yáng)能電池，比如為家庭和建筑提供輔助電力的太陽(yáng)能電池，都是獨(dú)靠太陽(yáng)的單結(jié)硅太陽(yáng)能電池。這些太陽(yáng)能電池只能利用太陽(yáng)自然產(chǎn)生的光亮度，且其最佳效率限定于一個(gè)相對(duì)狹窄的光子能量范圍中。

    Spectrolab有限公司研究小組對(duì)聚光多結(jié)太陽(yáng)能電池（concentratormultijunctionsolarcells）進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，使用透鏡對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行聚焦，從而獲得高強(qiáng)度的太陽(yáng)光。很顯然，多結(jié)太陽(yáng)能電池還可利用波長(zhǎng)范圍更廣的日光，比單結(jié)太陽(yáng)能電池更加有效率。

    此高效太陽(yáng)能電池研發(fā)成果的主要研究者RichardR.King博士稱，“由于他們能使用一種新等級(jí)的變形半導(dǎo)體材料，讓多結(jié)太陽(yáng)能電池有更大的自由度，以最佳化太陽(yáng)能光譜的轉(zhuǎn)換，因此，這些結(jié)果格外讓人受鼓舞。這些材料的最佳效能暗示了未來(lái)還會(huì)有效能更高的太陽(yáng)能電池出現(xiàn)。”

    在設(shè)計(jì)中，多結(jié)太陽(yáng)能電池通過(guò)使用三個(gè)子電池的能帶隙將太陽(yáng)光譜區(qū)分成三個(gè)較小的區(qū)塊。每個(gè)子電池均能有效地將光轉(zhuǎn)換成電流。其轉(zhuǎn)換效率經(jīng)測(cè)量后達(dá)40.7%，變形多結(jié)聚光太陽(yáng)能電池超越了單結(jié)1000倍陽(yáng)光下37%的理論值極限。

    然而，Spectrolab公司的主要業(yè)務(wù)是供應(yīng)光伏電池與太陽(yáng)能電池板給航天業(yè)（他們的太陽(yáng)能電池有很多用于軌道人造衛(wèi)星上）。該公司期望這項(xiàng)突破能夠應(yīng)用于地面商業(yè)化太陽(yáng)能發(fā)電上。Spectrolab公司科學(xué)家同時(shí)還預(yù)測(cè)，使用三個(gè)以上的PN結(jié)、并改善材料與設(shè)計(jì)，將能夠達(dá)到58%的理論效率值，這表示，聚光太陽(yáng)能電池的效率可以超過(guò)45%，甚至于在未來(lái)超越50%。

    這項(xiàng)高效能太陽(yáng)能電池研究的部分研究資金由美國(guó)能源部再生能源實(shí)驗(yàn)室贊助。該研究將在“陽(yáng)光美國(guó)計(jì)劃”中扮演重要角色。“陽(yáng)光美國(guó)計(jì)劃”旨在2015年時(shí)，使太陽(yáng)能發(fā)電在價(jià)格上比傳統(tǒng)發(fā)電更具競(jìng)爭(zhēng)力。該公司表示這些太陽(yáng)能電池將為聚光系統(tǒng)制造商提供幫助，使發(fā)電成本比當(dāng)今傳統(tǒng)發(fā)電方式更具競(jìng)爭(zhēng)力。