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  • 全光谱太阳电池理论转化效率可达54%

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  • 现有太阳电池因自身材料的限制大多只对短波段的紫外光、可见光敏感,而对长波段的红外光利用率较低,无法实现太阳光的全光谱利用。因此,开发一种新型太阳电池系统,充分实现对紫外光、可见光和红外光全谱段的吸收利用将有助于大幅提升太阳光转化率。

    乔治华盛顿大学RobertJ.Walters教授课题组将双结聚光太阳电池与商用的三结砷化镓基太阳电池进行组合,构建出全新的五结太阳电池系统,实现了对太阳全光谱的吸收利用,转化效率高达41.2%,理论转化效率可达54%。研究人员首先利用计算机仿真构建了全新的多结太阳电池系统模型,由负责吸收红外光的锑化镓基双结太阳电池和三结GaAs基太阳电池组成。在1000倍的聚光条件下,整个系统转化效率可达43.2%,如果不考虑反射等引起的光损失,则整个模拟系统的理论转化效率可达54%。

    基于上述模拟结果,研究人员首先利用分子束外延的方法制备了GaSb基双结聚光太阳电池,随后通过转移喷涂工艺将其与商品化的三结GaAs基太阳电池组合,形成四端点接触的五结叠层太阳电池系统。量子效率测试结果显示,全新的五结电池系统的光谱响应范围极广,覆盖了250nm到2500nm的光谱区域(这一区域太阳辐照占太阳光辐射在地球表面光谱的99%),即实现了全光谱的太阳光利用。室外电流电压谱线测试结果显示,在1000倍的聚光条件下,单独的三结GaAs基太阳电池转化效率仅为39.66%,而全新的五结电池系统的转化效率突破了40%,达到41.2%。该项研究制备出了全光谱吸收的太阳电池系统,其能最大限度地捕捉太阳发出的各种光线,为提高太阳电池的性能提供了一条切实可行的道路。



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