砷化镓太阳能电池有望打破能效记录
时间:2017-12-08

   砷化镓太阳能电池有望打破能源记录

  根据美国物理学家网络11月8日(北京时间)的报道,美国科学家使用GaAs制成的薄膜太阳能电池,通过与传统科学研究相反的新观点,实现了最高28.4%的转换效率。提高太阳能电池效率的关键不是让它吸收更多的光子,而是释放更多的光子。未来,由砷化镓制成的太阳能电池有望超过能效转换记录的极限。

  过去,科学家们强调需要通过增加太阳能吸收的光子量来提高太阳能电池的效率。太阳能电池吸收太阳光时产生的电子必须作为电能提取出来,而那些不能快速提取的电子将衰减并释放能量。

  由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的科学家Eliya Brunovice领导的一项研究表明,如果这些释放的能量作为外部荧光发射,太阳能电池的输出电压就会增加。亚布力维奇说:我们的研究表明,太阳能电池光子释放效率越高,能量转换效率越高,电压越高。外部荧光是太阳能电池转换效率的关键,达到Shockley-Quayl效率极限的理论最大值,对于单个p-n结太阳能电池,这个最大值约为33.5%。

  参与研究的欧文·米勒(Owen Miller)解释说,在开放式太阳能电池中,电子无处可去,拥挤在一起,理想情况下,它们发出外在的荧光,准确地平衡入射的阳光。

  在此基础上,Arbruchovitch联合创立的阿尔塔设备公司采用由Vyachesuovitch开发的薄膜外延层技术,以砷化镓最大转换效率达到28.4%的薄膜太阳能电池。这种电池不仅打破了以往的转换效率,成本也低于其他太阳能电池。目前最高效的商用太阳能电池由单晶硅制成,转换效率最高达23%。砷化镓比硅更昂贵,但它更有效地收集光子。在价格/性能方面,砷化镓是太阳能电池的理想材料。

  亚布力维奇说:高性能的太阳能电池具有外部荧光,我们的理论将会大幅改变太阳能电池未来的面貌,我们将生活在一个非常廉价和高效的太阳能电池世界。

  美国生理学家网络报告(英文)

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