迄今最高效的太阳能电池问世，能量转换效率突破47.1%

最近，美国国家可再生能源实验室（NREL）开发了世界上最高效的太阳能电池，其最高的能量转换效率为47.1％。 尽管这些转换效率记录经常被打破，但至少到目前为止，至少有47.1％的转换效率太阳能电池可以被称为世界上最高效的太阳能电池。 关于

的最新研究成果已于4月13日发表在《自然能源杂志》上。

太阳能电池在提高转换效率的道路上不断前进。 材料的正确组合可以提高太阳能电池将太阳能转换成电能的能力。 该论文的合著者，NREL高效晶体光伏电池团队

的首席科学家John geisz说：“这种新设备显示了多结太阳能电池的巨大潜力。” 。

多结太阳能电池是一种高效的太阳能电池。 每个单元具有通过分子束外延或有机金属化学气相沉积形成的多个薄膜。 由这些薄膜制成的不同半导体具有不同的特征能隙，它们可以吸收光谱中特定频率的电磁波能量。 到目前为止，对

的研究已经证明硅是太阳能电池效率的金标准，仅使用硅的单结太阳能电池的最高效率为33％。 实际上，通过替换材料，添加更多节点并在它们之间执行一系列工程技术，可以突破33％的转换效率极限。 例如，当太阳集中时，某些三结太阳能电池的效率可能超过45％。

太阳能电池的III-V型六结结构示意图

和NREL开发的最新太阳能电池是III-V型六结结构，其中“ III-V”表示吸光元件的位置 在元素周期表中，III-V族材料具有广泛的光吸收特性。 电池的六个连接点均经过特殊设计。 它们由六种不同类型的光敏层组成，它们可以捕获来自太阳光谱特定部分的光。 通过现代工程和纳米技术，

包含约140层不同的III-V材料层，以支持这些连接点的性能，但其宽度仅为人发的三分之一。

太阳能电池效率新纪录

为了探索III-V型六结太阳能电池的性能，Nerl科学家在聚集的光下进行了测试，这是自然阳光强度的143倍。

测试结果表明，它们的新太阳能电池在聚光下的转换效率达到了创纪录的47.1％。 NREL科学家，

iii-v多结电池的共同开发者之一Ryan France说，“非常有可能实现太阳能电池效率超过50％的潜力”。 但是，由于热力学的基本局限性，物体总是与外界进行能量交换，因此转换效率不能达到100％。 虽然测试是在集中光下进行的，但在实际使用中会降低与结果相对应的效率，但研究小组表示该设备可以内置反射镜，以将阳光聚焦在电池上。 同时，

研究小组还在正常阳光下测试了新电池，其转换效率仍为39.2％。 39.2％的转换效率似乎并不出色，但不可低估。 实际上，转换效率的39.2％创下了在阳光下转换效率的新世界纪录。 根据

john geisz的说法，目前使太阳能电池的效率超过50％的主要障碍是减小阻碍电池内部电流流动的电阻。 关于

的更重要的一点是，正常日光和聚光之间的转换效率差异表明，在大众市场上部署六结III-V电池可能是一种经济的方法。 法国人赖安（Ryan France）解释说：“在地面上，六结III-V太阳能电池非常适合集中光伏发电。降低成本的一种方法是减小所需的面积，这可以通过使用镜子捕获光和 将其集中到一个点上。”

，也就是说，使用成本相对较低的反射镜在新的太阳能电池上聚光可以大大降低该技术的使用成本。 通过聚焦，可以使用更少的半导体材料。 同时，聚光也将提高电池效率。 “根据法国的

，与传统的硅太阳能电池相比，达到相同的效果最终可能只使用原始半导体材料的1/100或什至1 /1000。

csp技术显示，所有的太阳能反射器在 美国能源部在奥巴马政府期间展示了集中式太阳能发电技术，该技术当时在市场上并不流行，但是近年来，聚光光伏的发展 真正的开始，目前的重点是热能和储能，近年来，美国能源部继续增加对集中光伏发电技术的兴趣，特别是在高温太阳能领域。 也是高温CSP领域高科技能源的新投资者

和Nerl的太阳能电池技术可能为CSP工业提供另一种方式 力求发展太阳能。 John geisz认为，NREL也将积极参与降低III-V型太阳能电池的成本，从而为这些高效电池开辟新的市场。

参考：

https：//www.nature.com/articles/s41560-020-0598-5

https：//pvbuzz.com/solar-cell-efficiency-of-nearly-50-percent/

https：/ /cleantechnica.com/2020/04/14/us-scientists-create-new-solar-cell-that-blockspast-theory-limit-but-why/

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