科學(xué)家設(shè)計的太陽能電池幾乎可以捕獲太陽光譜的所有能量

科學(xué)家們已經(jīng)設(shè)計并構(gòu)建了一個新太陽能電池的原型，該太陽能電池將多個電池集成到一個能夠捕獲太陽光譜中幾乎所有能量的設(shè)備中。新設(shè)計將直射陽光轉(zhuǎn)換為電能，效率為44.5%，使其有可能成為世界上最高效的太陽能電池。

該方法不同于人們在屋頂或田野中常見的太陽能電池板。新器件采用聚光光伏(CPV)面板，采用透鏡將太陽光聚集到微小的微尺度太陽能電池上。由于它們的尺寸小 - 小于1平方毫米 - 可以經(jīng)濟(jì)地開發(fā)利用更復(fù)雜材料的太陽能電池。

堆疊的電池幾乎就像一個陽光篩，每層中的特殊材料吸收一組特定波長的能量。當(dāng)光線通過煙囪漏出時，只有不到一半的可用能量已經(jīng)轉(zhuǎn)化為電能。相比之下，目前最常見的太陽能電池僅將四分之一的可用能量轉(zhuǎn)換為電能。

“在直射陽光下到達(dá)地球表面的大約99%的能量落在250nm到2500nm的波長之間，但是用于高效多結(jié)太陽能電池的傳統(tǒng)材料無法捕獲整個光譜范圍，”Matthew Lumb說。該研究的主要作者和GW工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的研究科學(xué)家。“我們的新設(shè)備能夠解鎖所述能量儲存在長波長光子，其在傳統(tǒng)的太陽能電池丟失，并且因此提供了一種途徑實現(xiàn)最終的多結(jié)太陽能電池。”

雖然科學(xué)家多年來一直致力于提高太陽能電池效率，但這種方法有兩個新穎的方面。首先，它使用一系列基于銻化鎵(GaSb)基板的材料，這些基板通常用于紅外激光和光電探測器。新型GaSb基太陽能電池與在捕獲較短波長太陽光子的常規(guī)基板上生長的高效太陽能電池一起組裝成堆疊結(jié)構(gòu)。此外，堆疊過程使用稱為轉(zhuǎn)印的技術(shù)，這使得這些微小裝置能夠以高精度進(jìn)行三維組裝。

這種特殊的太陽能電池非常昂貴，但研究人員認(rèn)為，顯示效率方面的可能性的上限非常重要。盡管目前涉及材料的成本，但用于制造電池的技術(shù)顯示出很大的希望。最終可以將類似的產(chǎn)品推向市場，通過從非常高的太陽能濃度水平降低成本和技術(shù)來回收昂貴的生長基質(zhì)。