四端III-V太阳能电池的效率达到32.57%

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美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的一组研究人员通过将砷化镓(GaAs)薄膜堆叠在带有玻璃夹层的指状交叉背接触(IBC)硅太阳能电池上,模拟出四端串联的III-V太阳能电池。

这个研究项目的主要作者Adele Tamboli告诉《光伏》杂志,“虽然我们已经做了一些初步的微型组件集成工作,但最终还需要大幅扩大尺寸,才能实现商业化。”她补充说,这些电池在解决了几项挑战之后可以实现商业化。“组合电池已经在工业规模上进行了验证。然而其成本高居不下,仍需要降低。”

该装置的有效面积为1平方厘米,据称与在研究水平上构造的类似电池相比效率更高,因为砷化镓吸收层的厚度得到了优化。科学家们解释说,“如果吸收层太薄,通过顶部电池的透射将增加,高能量的光子将在较低电压下被底部电池收集。而如果吸收层太厚,接近吸收层材料的少数载流子扩散长度,那么产生的载流子将过早复合,光子能量会以热量的形式损失掉。” 这种砷化镓电池是通过金属有机气相外延(MOVPE)生长在砷化镓衬底上的。吸收层的厚度在1.5到3.5微米之间,从而将2.4微米的预期最佳值包含在内。厚度为300微米的IBC电池由德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)提供。研究人员表示,“我们将处理过的砷化镓电池堆叠在非晶硅底层电池上,中间有一层用于反转的相同环氧树脂薄层,来组装串联的电池,然后将得到的电池在室温下固化24小时。”

研究人员发现,当砷化镓厚度超过1.5微米时,所有采用这种设计的四端串联电池的效率都超过了32%。吸收层厚度为2.8微米的一种电池表现出最高的顶部电池和串联效率,分别达到了26.38%和32.57%。研究小组强调说,“虽然这里的砷化镓顶部电池的填充因子(FF)略有下降,但IBC底部电池表现出的效率比之前使用的硅异质结底部电池略高。” 这项研究的结果和电池的描述可以在《应用物理快报》上发表的论文《指状交叉背接触串联太阳能电池上的四端后置异质结砷化镓的优化》中找到。

来源:www.pv-magazine.com

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