NREL的III-V太阳能电池效率记录达到31.1％

NREL刚刚通过了以下有关另一个太阳能电池效率记录的新闻发布（不是我们昨天报道的Sharp记录）。

2013年6月24日

美国能源部国家可再生能源实验室宣布，在一个阳光照射下，两结太阳能电池的转换效率达到31.1％的世界纪录。

NREL科学家Myles Steiner于6月19日在佛罗里达州坦帕举行的第39届IEEE光伏专家会议上宣布了这一新记录。Alta Devices保持了以前30.8％的效率记录。

串联电池由砷化镓电池顶部的磷化铟镓电池制成，面积约0.25平方厘米，在AM1.5全局光谱下以1,000 W / m2的速度进行测量。与NREL开发的倒置变质多结（IMM）太阳能电池类似，它是倒置生长的，并且在加工过程中会翻转。该电池的正面被双层抗反射涂层覆盖，背面被高反射金接触层覆盖。

作为能源部“提高电池效率”基金会计划（F-PACE）的一部分，这项工作是在NREL上完成的，该计划是美国能源部SunShot Initiative计划的一个项目，旨在将太阳能的成本降低到与其他来源相比具有竞争力的水平。化石燃料。

在旨在生产效率提高48％的集中器电池的F-PACE项目开始之初，NREL最好的单结砷化镓砷太阳能电池的效率为25.7％。这些年来，其他实验室已经提高了这种效率：Alta Devices创造了一系列记录，将砷化镓的记录效率从2010年的26​​.4％提高到2012年的28.8％。Alta当时创纪录的两结30.8％效率电池是在两个月前实现的。NREL首席科学家Sarah Kurtz说，新的纪录可能不会持续太久，但是“使我们距离48％的里程碑更近了一步”，他是NREL国家光伏中心F-PACE项目的负责人。“与加利福尼亚大学伯克利分校和Spectrolab共同开展的项目为我们提供了以不同方式研究这些近乎完美的细胞的机会。迈尔斯·斯坦纳（Myles Steiner），约翰·盖斯（John Geisz），伊万·加西亚（IvánGarcía）和III-V多结光伏集团已实施了新方法，与NREL先前的结果相比有了实质性的改进。”

NREL科学家Myles Steiner表示：“从历史上看，科学家通过逐步提高结的材料质量和内部电学性能以及优化诸如带隙和层厚度之类的变量来提高多结电池的性能。”但是，内部光学器件在使用周期表第三和第五列的材料– III-V电池的高质量电池中起不到充分的作用。他说：“该项目的科学目标是了解和利用内部光学器件。”

当电子-空穴对复合时，可以产生光子，如果该光子逸出细胞，则可以观察到发光-这是发光二极管工作的机制。但是，在传统的单结砷化镓细胞中，大多数光子只是简单地吸收到细胞的基质中而丢失。通过更优化的电池设计，可以将光子重新吸收到太阳能电池中，以创建新的电子-空穴对，从而提高电压和转换效率。在多结单元中，光子还可以耦合到较低的带隙结，从而产生额外的电流，这一过程称为发光耦合。

NREL研究人员通过使用金背接触将光子反射回细胞中，并允许大部分从上方的GaInP交界处发出的光来增强砷化镓下部结中的光子循环，从而提高了细胞的效率。耦合到GaAs结。开路电压和短路电流均增加。

硅太阳能电池目前在世界光伏市场上占主导地位，但研究人员看到了使用新材料的机会。由透镜支撑的高效聚光电池可放大太阳的力量，引起了公用事业的关注，因为这些模块的效率已远远超过30％。如果可以提高生长速度和降低成本，则单日或低浓度III-V电池可能会有商业机会。

当添加透镜以增加太阳的力量时，同一单元应该工作良好。斯坦纳说：“当在集中照明下测量时，我们期望观察到类似的太阳能电池特性增强。”

NREL是美国能源部可再生能源和能源效率研究与开发的主要国家实验室。NREL由可持续能源联盟有限责任公司为能源部运营。