科学家设计出可捕获几乎所有太阳光谱能量的太阳能电池

科学家已经为新的太阳能电池设计并建造了一个原型，该原型将多个堆叠在一起的电池集成到一个设备中，该设备能够捕获太阳光谱中几乎所有的能量。新设计将直射的阳光转换为电能，效率达到44.5%，使其有可能成为世界上效率最高的太阳能电池。

这种方法不同于通常在屋顶或田野上看到的太阳能电池板。该新设备使用聚光光伏(CPV)面板，该面板采用透镜将阳光聚集在微小的微型太阳能电池上。由于其体积小(不到1平方毫米)，因此可以经济高效地开发利用更先进材料的太阳能电池。

堆叠的电池几乎就像是阳光的筛子，每层中的特殊材料吸收特定波长组的能量。到了光线穿过烟囱的时候，将近一半的可用能量已转化为电能。相比之下，当今最普通的太阳能电池仅将四分之一的可用能量转换为电能。

Matthew Lumb表示：“直射阳光到达地球表面的能量大约有99%落在250 nm至2500 nm的波长之间，但是用于高效多结太阳能电池的常规材料无法捕获整个光谱范围。”该研究的主要作者和GW工程与应用科学学院的研究科学家。“我们的新设备能够解锁所述能量储存在长波长光子，其在传统的太阳能电池丢失，并且因此提供了一种途径实现最终的多结太阳能电池。”

多年来，科学家们一直致力于提高太阳能电池的效率，但这种方法具有两个新颖的方面。首先，它使用了一系列基于锑化镓(GaSb)基板的材料，通常在红外激光和光电探测器的应用中发现这种材料。新型的基于GaSb的太阳能电池与在捕获较短波长的太阳光子的常规基板上生长的高效太阳能电池一起组装成堆叠结构。另外，堆叠程序使用一种称为转移打印的技术，该技术可以高精度地对这些微型设备进行三维组装。

这种特殊的太阳能电池非常昂贵，但是研究人员认为，重要的是要显示出效率方面的上限。尽管目前所用材料的成本很高，但用于制造电池的技术仍显示出很大的希望。最终，类似的产品可能会推向市场，这是由于非常高的太阳能集中度和可循环利用昂贵的生长基质的技术所导致的成本降低所致。

这项研究名为“基于GaSb的太阳能电池用于完整的太阳光谱能量收集”，已于周一在先进能源材料杂志上发表。