科學家設計出可捕獲幾乎所有太陽光譜能量的太陽能電池

科學家已經為新的太陽能電池設計并建造了一個原型，該原型將多個堆疊在一起的電池集成到一個設備中，該設備能夠捕獲太陽光譜中幾乎所有的能量。新設計將直射的陽光轉換為電能，效率達到44.5%，使其有可能成為世界上效率最高的太陽能電池。

這種方法不同于通常在屋頂或田野上看到的太陽能電池板。該新設備使用聚光光伏(CPV)面板，該面板采用透鏡將陽光聚集在微小的微型太陽能電池上。由于其體積小(不到1平方毫米)，因此可以經濟高效地開發利用更先進材料的太陽能電池。

堆疊的電池幾乎就像是陽光的篩子，每層中的特殊材料吸收特定波長組的能量。到了光線穿過煙囪的時候，將近一半的可用能量已轉化為電能。相比之下，當今最普通的太陽能電池僅將四分之一的可用能量轉換為電能。

Matthew Lumb表示：“直射陽光到達地球表面的能量大約有99%落在250 nm至2500 nm的波長之間，但是用于高效多結太陽能電池的常規材料無法捕獲整個光譜范圍。”該研究的主要作者和GW工程與應用科學學院的研究科學家。“我們的新設備能夠解鎖所述能量儲存在長波長光子，其在傳統的太陽能電池丟失，并且因此提供了一種途徑實現最終的多結太陽能電池。”

多年來，科學家們一直致力于提高太陽能電池的效率，但這種方法具有兩個新穎的方面。首先，它使用了一系列基于銻化鎵(GaSb)基板的材料，通常在紅外激光和光電探測器的應用中發現這種材料。新型的基于GaSb的太陽能電池與在捕獲較短波長的太陽光子的常規基板上生長的高效太陽能電池一起組裝成堆疊結構。另外，堆疊程序使用一種稱為轉移打印的技術，該技術可以高精度地對這些微型設備進行三維組裝。

這種特殊的太陽能電池非常昂貴，但是研究人員認為，重要的是要顯示出效率方面的上限。盡管目前所用材料的成本很高，但用于制造電池的技術仍顯示出很大的希望。最終，類似的產品可能會推向市場，這是由于非常高的太陽能集中度和可循環利用昂貴的生長基質的技術所導致的成本降低所致。

這項研究名為“基于GaSb的太陽能電池用于完整的太陽光譜能量收集”，已于周一在先進能源材料雜志上發表。