德國弗勞恩霍夫研究機(jī)構(gòu)11月9日宣布,該機(jī)構(gòu)的太陽能系統(tǒng)研究所(Solar Energy Systems ISE)與奧地利意唯奇集團(tuán)公司(EV Group,EVG)合作,利用硅(Si)基板成功生產(chǎn)了轉(zhuǎn)換效率高達(dá)30.2%的多結(jié)太陽能電池。
弗勞恩霍夫ISE等試制、轉(zhuǎn)換效率達(dá)30.2%的Ⅲ-V族半導(dǎo)體與硅多結(jié)太陽能電池(出處:Fraunhofer ISE/A.Wekkeli)
這一是德國弗勞恩霍夫研究機(jī)構(gòu)與ISE研究所(FraunhoferISECalLab),對(duì)4cm²面積的太陽能電池測(cè)得的轉(zhuǎn)換效率結(jié)果。
該結(jié)果高于以前測(cè)量的純硅類太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄26.3%和理論轉(zhuǎn)換效率29.4%,刷新了該類別的世界紀(jì)錄。
發(fā)布稱,研究小組在此次成果中,采用了在電子產(chǎn)業(yè)廣為人知的“晶圓直接鍵合(direct wafer bonding)”技術(shù),將Ⅲ-V族半導(dǎo)體材料嵌入硅中2~3μm。
具體為,激活等離子體之后,將太陽能電池單元材料在真空中加壓鍵合。Ⅲ-V族半導(dǎo)體材料表面的原子與硅原子形成鍵,可制成單片元件。
發(fā)布稱,此次實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換效率,是完全整合的此種硅類多結(jié)太陽能電池的首項(xiàng)成果。
Ⅲ-V族半導(dǎo)體與硅的多結(jié)太陽能電池,由各太陽能電池單元材料相互重疊構(gòu)成。即“隧道二極管”將鎵銦磷(GaInP)、砷化鎵(GaAs)、硅三個(gè)材料層進(jìn)行內(nèi)部連接,以覆蓋太陽光譜的吸收范圍。
最上面的GaInP層吸收300~670nm波長、中間的GaAs層吸收500~890nm波長、最下層的硅吸收650~1180nm波長的太陽光,并將其轉(zhuǎn)換為電力。Ⅲ-V族半導(dǎo)體層是在GaAs基板上外延析出形成,與硅基板接合。
雖然從外觀無法了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,但據(jù)稱作為太陽能電池單元與以往的硅類產(chǎn)品相同。就是說,由于是前面與后面都有接點(diǎn)的簡單結(jié)構(gòu),因此可以制造成太陽能電池板。
但稱,外延析出和半導(dǎo)體與硅的連接成本的降低,是作為太陽能電池板實(shí)用化的課題。弗勞恩霍夫研究機(jī)構(gòu)的研究小組打算在今后研究解決這一課題。
目前,弗勞恩霍夫ISE正在弗里堡建設(shè)“高效率太陽能電池中心(Center for High Efficiency Solar Cells)”,據(jù)稱將成為使用Ⅲ-V族半導(dǎo)體與硅的新一代太陽能電池技術(shù)的開發(fā)基地。
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