使用六结太阳能电池实现高效太阳能转换

对更环保、更高效的电力/电力供应源的持续探索最近取得了积极成果，升级版的利用太阳能发电。最近，美国（US）的一个研究小组开发了一种新的太阳能电池，它基于六个能够捕捉阳光的光敏活性层。这些新电池有可能达到 50% 的光转换效率。

传统平板和单结太阳能电池的转换效率最高可达 30% 左右。实验表明，增加结的数量和集中光的技术可以改善结果。由 NREL（国家可再生能源实验室）开发的新型六结太阳能电池在与光集中相结合时可将 47.1% 的入射光转化为电能。迄今为止的迹象表明，这种类型的太阳能电池可以达到 50% 的效率。

开发的多结光伏电池克服了传统太阳能电池的效率限制。新的 NREL 有大约 140 层各种 III-V 合金，包括六个不同的光敏层。每个光敏层捕获来自太阳光谱特定部分的光。

在不久的将来，该电池将用于光伏应用。

据参与该项目的科学家之一、描述该设备本身的研究的作者 John Geisz 报道，这是一种“真正展示了多结太阳能电池的非凡潜力”的设备。它以自然能源为特色。

电池的六个结（光敏层）中的每一个都捕获来自太阳光谱特定部分的光 [Source Nature ]。该记录是使用能够聚焦太阳光的特殊镜头，通过将强度提高 143 倍获得的，但即使不使用这种技术，转换率仍然非常高。

电池的六个结（光敏层）中的每一个都捕获来自太阳光谱特定部分的光[来源：自然]

研究团队进行的自然光测试显示效率为39.2%，这也是一个非常高的数值。据研究人员称，还可以为太阳能电池配备镜子，将阳光聚焦在表面，从而提高效率。

串联内阻还是太高

目前，商业化存在一些障碍，尽管 NREL 相信很快就会克服。电池内部存在的电阻屏障阻止了高百分比电流的流动。这个问题不允许我们达到 50% 的效率。另一个需要考虑的障碍是设备所需材料的生产成本很高。

降低成本的一种方法是减少所涉及的有效照明面积。例如，您可以使用镜子或聚光器来捕捉光线并将其集中在特定点上。这个问题存在于地球上，而在其他行星上，也许是离太阳更近的行星，光通量要强大得多。

这种解决方案可以将所需的感光材料数量减少一百甚至一千倍。此外，众所周知，当光集中时效率会提高。在此之前，四结太阳能电池已展示出最高的太阳能转换效率水平，但现在，随着六结的采用，结果已大大提高。在这种结构中进一步降低串联电阻实际上可以使效率水平提高 50% 以上。光的使用和利用极为重要，应该在最高水平和最佳条件下进行。

NREL 科学家 John Geisz（左）和 Ryan France

太阳能系统的生产高度依赖云层覆盖。天气预报可用于预测将到达地面太阳能收集器的阳光量。这增加了旨在准确和精确地预测云现象的地球静止卫星的数量。这些估计将通过确定云的高度、厚度和光学深度来影响到达地球表面的阳光量。水呈现多种液体形式或各种大小的冰晶。这通过影响云的光学深度来改变其吸收。

这些测试是通过使用效率为 35.8% 的 IMM 6J 聚光器制造、表征和分析太阳能电池来进行的。如前所述，限制涉及由 Zn 扩散引起的高内部电阻势垒。工作温度也影响屏障的高电阻。这些设备采用电解镀金触点和低粘度环氧树脂硅胶手柄制成。

多结太阳能电池[来源：自然]

太阳能

随着发电量的增加，太阳将在未来几十年成为电力供应的来源。任何设备都可以更好地使用更高效的太阳能电池，在相同的空间下，可以保证更多的功率，反之亦然，在相同的功率下，会更小。无论如何，新的太阳能电池可以从中提取更多的能量。

最近，在世界许多地方，无污染的天空有助于提高光伏电站的生产力。在英国，4 月 20 日，太阳能发电量达到 9.7 吉瓦的峰值，占该国电力供应的近 30%。在德国，4 月份整周的太阳能份额达到 23%，而 2019 年的平均水平约为 8%。虽然是暂时的，但这些数字令人印象深刻。太阳能现在已准备好迎接新的挑战。进一步的研究和技术将确保世界由更清洁的电力供电。

审核编辑 黄昊宇