美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校(UniversityofCalifornia,Berkeley)教授EliYablonovitch與美國(guó)AltaDevices公司組成的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出了轉(zhuǎn)換效率為28.3%的單耦合型薄膜GaAs太陽(yáng)能電池。這一消息是在美國(guó)舉行的光學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)“ConferenceonLasersandElectroOptics(CLEO)2012”(2012年5月6～11日，美國(guó)加利福尼亞州圣荷西市)上發(fā)布的。據(jù)Yablonovitch介紹，在2010年時(shí)單耦合型GaAs太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率最高值已超過(guò)26%(未聚光情況下)。

據(jù)介紹，此次開發(fā)的太陽(yáng)能電池則基于了“逆向思維”，采用了提高單元背面的光反射率，盡量讓太陽(yáng)能電池內(nèi)產(chǎn)生的光子逃逸到太陽(yáng)能電池外部的構(gòu)造。按常規(guī)來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能電池一般都采用盡量不使光子釋放到外部的設(shè)計(jì)，而此次恰恰與常規(guī)相反。

太陽(yáng)能電池也需要“排氣”!?

據(jù)Yablonovitch介紹，這是因?yàn)檠芯咳藛T發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)能電池的輸出電壓與再結(jié)合產(chǎn)生的光子數(shù)量之間存在著正相關(guān)的結(jié)果。太陽(yáng)能電池通過(guò)光子的入射產(chǎn)生電子空穴對(duì)，從而發(fā)電。此時(shí)，部分電子空穴對(duì)在被電極提取之前會(huì)再結(jié)合，再次形成光子。

此前，太陽(yáng)能電池開發(fā)的研究課題之一是如何減少這種再結(jié)合。但是，據(jù)Yablonovitch介紹，太陽(yáng)能電池輸出電壓越高，通過(guò)再結(jié)合產(chǎn)生的光子就越多，這是無(wú)法避免的。因此，Yablonovitch想到，“如果把太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)成便于增加再結(jié)合產(chǎn)生的光子就行了”。而且，通過(guò)理論計(jì)算證實(shí)，將再結(jié)合產(chǎn)生的光子積極逃逸到太陽(yáng)能電池外部時(shí)，輸出電壓會(huì)提高。AltaDevices在基于這一思路試制太陽(yáng)能電池時(shí)，獲得了打破原來(lái)記錄的轉(zhuǎn)換效率。

傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的元件構(gòu)造采用光子一旦入射就盡量不讓其外逃的設(shè)計(jì)。結(jié)果，通過(guò)再結(jié)合產(chǎn)生的光子也變得無(wú)處可逃，但這樣似乎反而會(huì)降低太陽(yáng)能電池的發(fā)電性能。