2013年太阳能光伏行业十大前沿技术（独家）

2013-12-19 07:20

　　Top3.高效4结太阳能电池，冲击50%的转换效率

关键字：4结太阳能电池，44.7%

　　一般所说的高效多结太阳能电池是指针对太阳光谱，在不同的波段选取不同带宽的半导体材料做成多个太阳能子电池，最后将这些子电池串联形成多结太阳能电池。下图是一个典型的多结太阳能电池示意图。其中顶层的InGaP电池、中层的GaAs电池和底层的Ge电池带隙分别为1.86eV、1.40eV和0.65eV。在顶层和中层相邻两个电池间设有宽带隙的异质结构隧道结，使得入射光能顺利通过顶层电池到达中层的GaAs电池。同时提供高的结间势垒，防止两层中产生的少子扩散。

典型多结太阳能电池结构

　　据物理学家组织网9月24日报道，德国弗朗霍夫太阳能系统研究所、法国聚光光伏制造商Soitec公司、德国柏林亥姆霍兹研究中心携手宣布，他们制造出一款在297倍聚光光线下光电转化效率高达44.7%的四结光伏电池，创造了新的世界纪录。他们表示，最新研究有望大幅降低太阳能发电的成本并为获得转化效率50%的太阳能电池铺平了道路。

研究院手上的4结太阳能电池，效率44.7%

　　其实，早在今年5月份，上述三家机构和企业就同法国原子能委员会电子与信息技术实验室（CEA-Leti）的科学家联合推出了319倍聚光浓度光线下，光电转化效率高达43.6%的光伏电池。在此成果基础上，科学家们经过进一步的研究和详细优化精炼，终于制造出了光电效率达44.7%的太阳能电池。

　　这些太阳能电池主要用于聚光光伏设备中，聚光光伏技术（CPV）是指将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池直接转换为电能的技术。利用光学元件将太阳光汇聚后再进行发电的聚光太阳能技术，被认为是太阳能发电未来发展趋势的第三代技术。

　　最新研制出的四结太阳能电池中的子电池单结是由不同的III-V族（元素周期表中III族的B，Al，Ga，In和V族的N，P，As，Sb等）半导体材料制成，这些结点逐层堆积，单结子电池能吸收太阳光光谱中不同波长的光。

　　这项研发工作的负责人、弗朗霍夫太阳能系统研究所的弗兰克·狄默思表示：“多年来，我们一直致力于这种多结太阳能电池的研发工作。这种四结太阳能电池是我们多年心血的结晶。除了改进材料和优化结构之外，被称为“晶圆键合”的新工艺技术在研发过程中发挥了关键作用。凭借这一技术，我们能将两个半导体晶体有序地结合起来，而不是让其胡乱地堆积在一起。利用这种方式，我们能生产出最佳的半导体结合体，从而制造出效率最高的太阳能电池。”

　　Soitec的主席和首席执行官安得烈-雅克利曼·安德里-荷夫表示：“在不到4个月的时间内，太阳能电池转化效率的记录提高了1%，这证明四结太阳能电池设计方法极具潜力，我相信，太阳能电池的转换效率即将超越50%。”