研究人員致力于最大程度地提高太陽(yáng)能電池板的效率，他說(shuō)，在傳統(tǒng)硅上層疊先進(jìn)材料是從陽(yáng)光中吸收更多能量的有希望的途徑。一項(xiàng)新的研究表明，通過(guò)使用精確控制的制造工藝，研究人員可以生產(chǎn)出多層太陽(yáng)能電池板，其潛力是傳統(tǒng)硅電池板的1.5倍。

由伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校工程師Minjoo Larry Lee領(lǐng)導(dǎo)的研究結(jié)果 發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》雜志上。

“硅太陽(yáng)能電池板是普遍的，因?yàn)樗麄冇心芰?，可以稍微轉(zhuǎn)換比太陽(yáng)的光的20%轉(zhuǎn)化為可用的電能，”李教授說(shuō)， 電子和計(jì)算機(jī)工程 和 Holonyak微納米技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的 分支機(jī)構(gòu)。“但是，就像硅計(jì)算機(jī)芯片一樣，硅太陽(yáng)能電池正達(dá)到其能力極限，因此尋找提高效率的方法對(duì)能源供應(yīng)商和消費(fèi)者有吸引力。”

Lee的團(tuán)隊(duì)一直在努力將半導(dǎo)體材料砷化鎵磷化物層疊在硅上，因?yàn)檫@兩種材料可以互補(bǔ)。兩種材料都強(qiáng)烈吸收可見(jiàn)光，但是磷化砷化鎵卻可以吸收較少的廢熱。相比之下，硅擅長(zhǎng)將太陽(yáng)光譜的紅外部分轉(zhuǎn)換成能量，而這超出了我們的眼睛。

“這就像一支運(yùn)動(dòng)隊(duì)。你將要有一些快的人，有些很強(qiáng)壯，有些具有很好的防守技巧，”他說(shuō)。“以類似的方式，串聯(lián)式太陽(yáng)能電池作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)工作，并利用兩種材料的最佳性能來(lái)制造單個(gè)更高效的設(shè)備。”

盡管砷化鎵磷化物和其他類似的半導(dǎo)體材料高效且穩(wěn)定，但它們很昂貴，因此，目前完全由它們構(gòu)成的面板不適合大規(guī)模生產(chǎn)。因此，Lee的團(tuán)隊(duì)將低成本硅作為其研究的起點(diǎn)。

Lee說(shuō)，在制造過(guò)程中，材料缺陷會(huì)進(jìn)入層中，特別是在硅和砷化鎵磷化物之間的界面處。只要將具有不同原子結(jié)構(gòu)的材料層疊到硅上，就會(huì)形成微小的瑕疵，從而影響性能和可靠性。

“無(wú)論何時(shí)從一種材料切換到另一種材料，總是存在在過(guò)渡過(guò)程中造成混亂的風(fēng)險(xiǎn)，” Lee說(shuō)。“這項(xiàng)研究的主要作者樊時(shí)兆開(kāi)發(fā)了一種在砷化鎵磷化物電池中形成原始界面的工藝，這使我們 在這一領(lǐng)域的早期工作有了很大的進(jìn)步 。”

他說(shuō)：“最終，一家公用事業(yè)公司可以使用該技術(shù)從其太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)的相同土地中獲取1.5倍的能源，或者消費(fèi)者可以減少1.5倍的屋頂板空間。”

李說(shuō)，在商業(yè)化的道路上仍然存在障礙，但他希望能源提供商和消費(fèi)者將看到使用穩(wěn)定的材料來(lái)提高性能的價(jià)值。