美國國家可再生能源實驗室（NREL） 研究團隊最新科研成果，打破了太陽能電池效率的世界紀(jì)錄。新設(shè)備達到了近 40%，擁有任何類型的太陽能電池在現(xiàn)實世界條件下的最高效率記錄。
在普通太陽的照明條件下，該太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率達到了 39.5%。這是一個非常重要的區(qū)別，其他實驗性太陽能電池的效率高達 47%，但那是在高度集中的光線下。在“一個太陽”的光照下測量它們的效率，可以更好地表明它們在現(xiàn)實世界中的表現(xiàn)如何。
新的太陽能電池超過了該團隊自己在 2020 年創(chuàng)造的 39.2% 的記錄。相比之下，常用的硅太陽能電池和新興的過氧化物太陽能電池的效率最高約為 25%，而結(jié)合兩種材料的串聯(lián)太陽能電池則接近 30%。
NREL 的太陽能電池還被測試了它在太空中的表現(xiàn)，如果它被用于為衛(wèi)星和其他航天器供電。在這些條件下，它達到了可觀的 34.2% 的效率。
這種新型太陽能電池基于一種名為 IMM（倒置變質(zhì)多結(jié)）的電池結(jié)構(gòu)，并包含三個”結(jié)”，即對光產(chǎn)生電流的組件。這些結(jié)中的每一個都由不同的材料制成–在這種情況下，上面是磷化鎵銦，中間是砷化鎵，下面是砷化鎵銦。這三種材料專攻不同波長的光，使太陽能電池作為一個整體能夠從整個光譜中獲取更多能量。
創(chuàng)造新記錄的另一個重要原因是用“quantum wells”（量子阱）建造中間層。從本質(zhì)上講，通過將一個導(dǎo)電層夾在另外兩種具有更寬帶隙的材料之間，電子被限制在兩個維度上，這使得材料能夠捕獲更多的光。這種太陽能電池的中間層包含多達 300 個量子阱，將整體效率提升到新的高度。
這一突破可能對太陽能電池技術(shù)很重要，但該團隊表示，制造這種類型的電池仍然相當(dāng)昂貴。將需要進一步的工作來降低這些成本并開辟新的應(yīng)用。
