团队使用先进的太阳能电池板从阳光中提取更多能量
致力于最大限度提高太阳能电池板效率的研究人员表示，在传统硅上分层先进材料是从阳光中获取更多能量的有希望的途径。一项新研究表明，通过使用精确控制的制造过程，研究人员可以生产出比传统硅板效率高 1.5 倍的多层太阳能电池板。
由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校工程师 Minjoo Larry Lee 领导的研究结果发表在Cell Reports Physical Sciences杂志上。
“硅太阳能电池板很流行，因为它们价格合理，可以将超过 20% 的太阳光转化为可用电力，”电气和计算机工程教授、Hoonyak 微纳米技术实验室附属机构 Lee 说。“然而，就像硅计算机芯片一样，硅太阳能电池正达到其能力的极限，因此找到一种提高效率的方法对能源供应商和消费者来说很有吸引力。”
Lee 的团队一直致力于将半导体材料磷化砷化镓分层到硅上，因为这两种材料相互补充。两种材料都强烈吸收可见光，但磷化砷化镓这样做的同时产生的废热更少。Lee 说，相比之下，硅擅长从太阳光谱的红外部分转换能量，这超出了我们的眼睛所能看到的范围。
“这就像一支运动队。你会有一些速度很快的人，有些人很强壮，有些人防守技巧很好，”他说。“以类似的方式，串联太阳能电池作为一个团队工作，并利用两种材料的最佳特性来制造单一、更高效的设备。”
虽然磷化砷化镓和其他类似的半导体材料高效且稳定，但它们价格昂贵，因此在此时制作完全由它们组成的面板对于大规模生产来说是不合理的。因此，Lee 的团队使用低成本硅作为其研究的起点。
Lee 说，在制造过程中，材料缺陷会进入这些层，特别是在硅和砷化镓磷化物之间的界面处。每当具有不同原子结构的材料层叠在硅上时，就会形成微小的缺陷，从而影响性能和可靠性。
“任何时候你从一种材料切换到另一种材料，总有在过渡过程中造成一些混乱的风险，”李说。“该研究的主要作者 Shizhao Fan 开发了一种在磷化砷化镓电池中形成原始界面的工艺，这使我们在该领域的早期工作有了巨大的改进。”
“最终，公用事业公司可以使用这项技术从其太阳能发电厂相同数量的土地中获得 1.5 倍的能量，或者消费者可以减少 1.5 倍的屋顶面板空间，”他说。
Lee 表示，商业化道路上仍然存在障碍，但他希望能源供应商和消费者能够看到使用稳定材料实现性能提升的价值。
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