科學家們設計和建造了一種新型太陽能電池的原型, 將多個電池堆疊到一個設備中, 能捕捉太陽光譜中幾乎所有能量. 這一新設計轉換太陽光為電力的效率是44.5%, 有望成為世界上效率的太陽能電池.
這一方法不同於一般在房頂或者田野中看到的那種太陽能電池板. 這一新設備利用了聚光光伏(CPV)電池板, 利用透鏡將太陽光集中到微小尺度的太陽能電池上. 由於其尺寸很小——小於1平方毫米, 因此可以有效地開發具有更複雜材料的太陽能電池.
堆棧式電池就像是太陽光篩子, 每層的特製材料吸收特定波長集合的能量. 等到陽光透過整個堆棧之時, 近一半的可用能量都被轉換為了電力. 相對的, 目前大部分常見太陽能電池只能將25%的可用能量轉換為電力.
研究第一作者, 喬治*華盛頓大學工程與應用科學學院研究科學家Matthew Lumb說道: '抵達地球表面的太陽光中99%的能量都落在250納米到2500納米波長範圍內, 但高效多連接太陽能電池的傳統材料無法捕獲這整個光譜範圍. 我們的新設備能夠解鎖存儲在長波長光子中的能量, 這些是傳統太陽能電池力所未逮之處, 從而為實現多連接太陽能電池提供了一條實現路徑. '
雖然科學家們為了實現更具效率的太陽能電池已經努力多年, 這一方法具有兩個創新之處. 首先, 該方法利用了一族基於銻化鎵(GaSb)基底的材料, 這常見於紅外雷射器和光電探測器等應用之中. 這種新型的基於銻化鎵的太陽能電池被組裝成堆棧式結構, 同時在傳統基底上生長能捕捉較短波長的太陽光的高效太陽能電池. 此外, 堆疊過程使用了一種名為轉印的技術, 這一技術能以高精度三維組裝這些微小的設備.
這種太陽能電池非常昂貴, 但研究者認為其最重要的是表明了所能達到的效率上限. 雖然所用的材料花費很大, 但用於製造這種電池的技術很有前途. 通過降低成本和回收利用這些生長基底, 未來類似的產品可能將被推向市場.
