【科技动态】美国能源实验室实现45.7%的太阳能电池转换效率
[据美国化合物半导体网站2014年12月16日报道]美国能源部国家再生能源实验室（NREL）宣布其四结太阳能电池在234倍日光聚集下实现了45.7%的转换效率。这在所有类型太阳能电池效率中处于最高水平之一。
NREL的新型太阳能电池设计用于在聚光光伏系统中工作，能够吸收1000倍以上的汇聚太阳光，通过加入高品质吸收层改善了早期设计，实现了超高效率。
多结太阳能电池利用阳光是通过将阳光频谱调制到特定波长范围，使之能够被材料禁带吸收。优化禁带的化合材料是实现高效率的关键。主要的挑战在于维持材料的高品质同时将其集成到具有高效光转化效率能力的复杂电池中去。
该太阳能电池的设计人员、NREL的科学家Ryan France表示：“多结太阳能电池的特性来自于高品质的子电池级栅格失配技术。栅格失配材料会将位移缺陷引入电池，导致极大的性能损失。NREL已经掌握了在电池的非活动区域控制和限制这些位移的技术，甚至能将更高失配率的材料用于多结太阳能电池。”
考虑到这些挑战，NREL发明并发展了先进的四结逆变电池。新设计包括对衬底晶格失配的磷铟镓结、砷化镓结以及两个砷铟镓结。该电池在234倍阳光集聚下实现了最高为45.7±2.3%的效率，但是即使集聚更多倍阳光，该电池的性能也比较近似，在700倍阳光集聚下该电池转化效率为45.2%。
相对于之前的设计，该电池还有多方面的改进，包括宽波段四层抗反射涂层、新型变形隧道结互联以及来自磷铟镓顶层电池的前所未有的高性能。
相比于标准磷铟镓子电池，这种子电池据说具有更高的电压并降低了串行阻抗，以在高阳光集聚下实现高效率。
NREL的电池测量实验室确认了这一效率。该测量在高聚光情况下采用了新型闪光仿真器，这是一种高密度的脉冲太阳光仿真器，能够更准确地控制汇聚光的频谱。该工具确保电池的每个结都能接收到足够的光，尽可能降低了测量误差。该电池正被送往外部被广泛认可的实验室做进一步测试和确认。
这项工作有美国能源部“阳光照射”计划支持，这是美国在2020年之前为使太阳能同传统能源相比具有成本竞争力而做出的努力。通过“阳光直射”计划，美国能源部支持私有公司、大学和国家实验室将太阳能电力成本降低至每千瓦时6美分。
（来源：国防科技信息网，编译：王巍）
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