研究人員致力于最大程度地提高太陽能電池板的效率，他說，在傳統(tǒng)硅上層疊先進材料是從陽光中吸收更多能量的有希望的途徑。一項新的研究表明，通過使用精確控制的制造工藝，研究人員可以生產(chǎn)出多層太陽能電池板，其潛力是傳統(tǒng)硅電池板的1.5倍。

由伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校工程師Minjoo Larry Lee領(lǐng)導(dǎo)的研究結(jié)果 發(fā)表在《細胞報告物理科學(xué)》雜志上。

“硅太陽能電池板是普遍的，因為他們有能力，可以稍微轉(zhuǎn)換比太陽的光的20%轉(zhuǎn)化為可用的電能，”李教授說， 電子和計算機工程 和 Holonyak微納米技術(shù)實驗室的 分支機構(gòu)。“但是，就像硅計算機芯片一樣，硅太陽能電池正達到其能力極限，因此尋找提高效率的方法對能源供應(yīng)商和消費者有吸引力。”

Lee的團隊一直在努力將半導(dǎo)體材料砷化鎵磷化物層疊在硅上，因為這兩種材料可以互補。兩種材料都強烈吸收可見光，但是磷化砷化鎵卻可以吸收較少的廢熱。相比之下，硅擅長將太陽光譜的紅外部分轉(zhuǎn)換成能量，而這超出了我們的眼睛。

“這就像一支運動隊。你將要有一些快的人，有些很強壯，有些具有很好的防守技巧，”他說。“以類似的方式，串聯(lián)式太陽能電池作為一個團隊工作，并利用兩種材料的最佳性能來制造單個更高效的設(shè)備。”

盡管砷化鎵磷化物和其他類似的半導(dǎo)體材料高效且穩(wěn)定，但它們很昂貴，因此，目前完全由它們構(gòu)成的面板不適合大規(guī)模生產(chǎn)。因此，Lee的團隊將低成本硅作為其研究的起點。

Lee說，在制造過程中，材料缺陷會進入層中，特別是在硅和砷化鎵磷化物之間的界面處。只要將具有不同原子結(jié)構(gòu)的材料層疊到硅上，就會形成微小的瑕疵，從而影響性能和可靠性。

“無論何時從一種材料切換到另一種材料，總是存在在過渡過程中造成混亂的風(fēng)險，” Lee說。“這項研究的主要作者樊時兆開發(fā)了一種在砷化鎵磷化物電池中形成原始界面的工藝，這使我們 在這一領(lǐng)域的早期工作有了很大的進步 。”

他說：“最終，一家公用事業(yè)公司可以使用該技術(shù)從其太陽能發(fā)電場的相同土地中獲取1.5倍的能源，或者消費者可以減少1.5倍的屋頂板空間。”

李說，在商業(yè)化的道路上仍然存在障礙，但他希望能源提供商和消費者將看到使用穩(wěn)定的材料來提高性能的價值。