科学家设计的太阳能电池几乎可以捕获太阳光谱的所有能量

乔治华盛顿大学的一名研究人员帮助设计和构建了一个新太阳能电池的原型，该太阳能电池集成了多个电池，这些电池堆叠在一个能够捕获太阳光谱中几乎所有能量的设备中。

新设计将阳光直射转换为电能，效率为44.5%，有望成为世界上效率最高的太阳能电池。

该方法不同于在屋顶或田地中常见的太阳能电池板。新设备使用聚光光伏(CPV)面板，使用透镜将太阳光聚集到微小的微尺度太阳能电池上。由于它们的尺寸小 - 小于1平方毫米 - 可以经济地开发利用更复杂材料的太阳能电池。

该研究“基于GaSb的太阳能电池用于全太阳能光谱能量收集”发表在“ 先进能源材料 ”杂志上。

这项研究的第一作者，工程与应用科学学院的研究科学家Matthew Lumb表示，堆叠的细胞几乎就像一个阳光筛，每层中的特殊材料吸收特定波长的能量。当光线通过烟囱漏出时，只有不到一半的可用能量已经转化为电能。相比之下，目前最常见的太阳能电池仅将四分之一的可用能量转换为电能。

“直接阳光照射到地球表面的大约99%的能量落在250纳米到2,500纳米的波长之间，但是用于高效多结太阳能电池的传统材料无法捕获整个光谱范围，”Lumb博士说。 。“我们的新设备能够释放存储在长波长光子中的能量，这些光子在传统太阳能电池中丢失，因此为实现最终的多结太阳能电池提供了途径。”

科学家多年来一直致力于开发更高效的太阳能电池，但这种方法有两个新颖的方面。它使用一系列基于锑化镓(GaSb)基板的材料，这些基板通常用于红外激光和光电探测器。这些基于GaSb的太阳能电池被组装成堆叠结构以及在捕获较短波长太阳光子的常规基板上生长的高效太阳能电池。此外，堆叠过程使用称为转印的技术，这使得这些微小装置能够以高精度进行三维组装。

这种特殊的太阳能电池非常昂贵，但研究人员认为，显示效率方面的可能性的上限非常重要。研究人员表示，尽管目前涉及的材料成本很高，但用于制造细胞的技术仍然具有前景。最终，通过从非常高的太阳能浓度水平降低成本以及回收昂贵的生长基质的技术，可以推出类似的产品。