導(dǎo)讀：美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家通過(guò)將砷化鎵薄膜堆疊到具有玻璃夾層的叉指背接觸硅太陽(yáng)能電池上來(lái)模擬III-V族太陽(yáng)能電池。科學(xué)家們已經(jīng)完成了一些初步的微型模塊集成工作，但最終需要大規(guī)模擴(kuò)展才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。該電池目前的有效面積為1cm2。

一塊2英寸的單晶砷化鎵晶片。圖片：La2O3，維基共享資源

美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的一組研究人員通過(guò)將砷化鎵(GaAs)薄膜堆疊到具有玻璃的叉指背接觸(IBC)硅太陽(yáng)能電池上，模擬了四端串聯(lián)III-V族太陽(yáng)能電池夾層。

該研究項(xiàng)目的主要作者AdeleTamboli表示，雖然我們已經(jīng)完成了一些初步的微型模塊集成工作，但最終仍需要大規(guī)模擴(kuò)展才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。她補(bǔ)充說(shuō)，在解決了幾個(gè)挑戰(zhàn)后，這些細(xì)胞可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。組件電池都已在工業(yè)規(guī)模上得到證明。但是，成本仍然很高，需要降低。

該器件的有源面積為1cm2，并聲稱與在研究水平上構(gòu)建的類似電池相比具有更高的效率，因?yàn)镚aAs吸收層的厚度得到了優(yōu)化。科學(xué)家解釋說(shuō)，如果吸收層太薄，通過(guò)頂部電池的傳輸會(huì)增加，底部電池將在較低電壓下收集高能光子。如果吸收層太厚，接近吸收層材料的少數(shù)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度，產(chǎn)生的載流子會(huì)過(guò)早復(fù)合，光子能量會(huì)以熱量的形式損失掉。

GaAs電池通過(guò)金屬有機(jī)氣相外延(MOVPE)在GaAs襯底上生長(zhǎng)。吸收層厚度在1.5到3.5微米之間，以達(dá)到2.4微米的預(yù)期最佳值。厚度為300微米的IBC電池由德國(guó)哈默林太陽(yáng)能研究所（ISFH）提供。學(xué)者們表示，串聯(lián)是通過(guò)將處理過(guò)的GaAs電池堆疊在非晶硅底部電池的頂部，并在其間使用一層用于反轉(zhuǎn)的相同環(huán)氧樹(shù)脂薄層來(lái)組裝的。然后將所得電池在室溫下固化24小時(shí)。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)GaAs厚度超過(guò)1.5微米時(shí)，采用這種設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的所有四端串聯(lián)電池的效率均超過(guò)32%。具有厚度為2.8微米的吸收層的電池顯示出最高的頂部電池和串聯(lián)效率，分別為26.38%和32.57%。雖然這里的GaAs頂部電池的填充因子(FF)略有下降，但I(xiàn)BC底部電池的效率略高于之前使用的硅異質(zhì)結(jié)底部電池，研究小組強(qiáng)調(diào)說(shuō)。

研究結(jié)果和電池描述可在發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)》上的論文“OptimizationoffourterminalrearheterojunctionGaAsonSiinterdigitatedbackcontacttandemsolarcells”中找到。