多层微尺度太阳能电池可实现超高效发电

作为能源，太阳一直是可靠的供应商。虽然它可以自由地照耀每个人，但捕捉和转换太阳能量丰富的能力绝不是免费的。然而，旨在实现公用事业规模光伏发电“全频谱”运行的新技术可能很快使太阳能成为可行的选择。

“材料科学和器件装配中的一些简单想法使我们能够绕过传统光伏技术的许多局限性，”JohnRogers解释说，他的研究小组正在开发这些概念。由于这些新的效率，外部行业专家预测太阳能发电成本可以在没有补贴的情况下达到低于煤，天然气和核能的水平。

罗杰斯是伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的材料科学与工程教授，是半导体器件和制造技术的先驱。由罗杰斯及其同事在伊利诺伊州开发的印刷方法允许操纵可以堆叠在彼此之上的超薄小半导体元件，以产生能够以极高效率在整个太阳光谱上操作的不寻常类型的太阳能电池。

罗杰斯说：“该战略涉及对薄，微尺度太阳能电池和新界面材料进行高速，基于印刷的操作，以将它们粘合成多层叠层。”“我们可以通过这种方式构建的四端子，四端子太阳能电池单独测量的效率为43.9%。”

“这是一种高通量，并行组装工艺，允许以全自动步进-重复模式同时形成堆叠多结电池阵列，产量高-大于95%-以及精确的重叠配准。新开发的用于这些堆叠的界面材料可实现理想的光学，电学和热学性能。“兴盛是罗杰斯研究小组和该论文第一作者的博士后研究员，”四联四端子的印刷组装微尺度太阳能电池可以实现极高效率的模块，“本周发表在NatureMaterials杂志上。

该项目涉及伊利诺伊大学和光伏公司Semprius和SolarJunction的合作研究团队。根据该小组的论文，该模块的顶部单元由三结(3J)微电池组成，该微电池具有自己的抗反射涂层，以确保有效地将光传输到最上层。底部电池使用扩散结锗(Ge)架构。在堆叠的3J/Ge组件中，顶部3J电池捕获波长在300nm和1,300nm之间的光。由于使用了独特类型的硫属化物玻璃薄层，1,300nm至1,700nm的波长通过底部Ge电池，界面反射最小。

罗杰斯说：“我们将这些微型多结电池整合到Semprius的双级光学元件中-由模塑的主透镜和次级微型球透镜组成-将入射的太阳光紧密聚焦一千多倍。”“先进的封装技术和电气匹配网络可以产生完全集成的模块，在实际条件下评估效率达到36.5%-明显优于任何其他可用技术。”

“这是非常好的工作。结果令人印象深刻，这些方案似乎为超高效光伏发电提供了一条途径，具有强大的公用事业规模发电潜力，”电气工程和计算机科学教授AliJavey表示。在加州大学伯克利分校。Javey是劳伦斯伯克利国家实验室的电子材料项目负责人，也是BayAreaPhotovoltaicsConsortium的联合主任，他没有参与这项研究。

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