薄膜GaAs太陽能電池實(shí)現(xiàn)28.3%轉(zhuǎn)換效率

美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校（University of California， Berkeley）教授Eli Yablonovitch與美國Alta Devices公司組成的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出了轉(zhuǎn)換效率為28.3％的單耦合型薄膜GaAs太陽能電池。這一消息是在美國舉行的光學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)“Conference on Lasers and Electro Optics（CLEO）2012”（2012年5月6～11日，美國加利福尼亞州圣荷西市）上發(fā)布的。據(jù)Yablonovitch介紹，在2010年時(shí)單耦合型GaAs太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率最高值已超過26％（未聚光情況下）。

Alta Devices試制的單耦合型薄膜GaAs太陽能電池

據(jù)介紹，此次開發(fā)的太陽能電池則基于了“逆向思維”，采用了提高單元背面的光反射率，盡量讓太陽能電池內(nèi)產(chǎn)生的光子逃逸到太陽能電池外部的構(gòu)造。按常規(guī)來說，太陽能電池一般都采用盡量不使光子釋放到外部的設(shè)計(jì)，而此次恰恰與常規(guī)相反。

太陽能電池也需要“排氣”！？

據(jù)Yablonovitch介紹，這是因?yàn)檠芯咳藛T發(fā)現(xiàn)太陽能電池的輸出電壓與再結(jié)合產(chǎn)生的光子數(shù)量之間存在著正相關(guān)的結(jié)果。太陽能電池通過光子的入射產(chǎn)生電子空穴對，從而發(fā)電。此時(shí)，部分電子空穴對在被電極提取之前會(huì)再結(jié)合，再次形成光子。

此前，太陽能電池開發(fā)的研究課題之一是如何減少這種再結(jié)合。但是，據(jù)Yablonovitch介紹，太陽能電池輸出電壓越高，通過再結(jié)合產(chǎn)生的光子就越多，這是無法避免的。因此，Yablonovitch想到，“如果把太陽能電池設(shè)計(jì)成便于增加再結(jié)合產(chǎn)生的光子就行了”。而且，通過理論計(jì)算證實(shí)，將再結(jié)合產(chǎn)生的光子積極逃逸到太陽能電池外部時(shí)，輸出電壓會(huì)提高。Alta Devices在基于這一思路試制太陽能電池時(shí)，獲得了打破原來記錄的轉(zhuǎn)換效率。

傳統(tǒng)太陽能電池的元件構(gòu)造采用光子一旦入射就盡量不讓其外逃的設(shè)計(jì)。結(jié)果，通過再結(jié)合產(chǎn)生的光子也變得無處可逃，但這樣似乎反而會(huì)降低太陽能電池的發(fā)電性能。