认识高效多结太阳能电池技术

机械叠加多芯片结一般是指，将生长在不同衬底上不同频宽的电池压焊到一起而形成所谓的多芯片结。如将Ge或GaAs衬底上的频宽较宽的GaInP/GaAs多结结构电池压焊到InP衬底上的频宽较窄的GaInAsP/GaInAs（1.05/0.75eV）串联结构电池之上。也可采用光电互连以及机械叠加相结合的方法，如Delaware大学的Allen Barnett的研究团队研制的超高效太阳能电池（VHESC），组合效率在20个太阳聚光条件下可达42.8%。这种超高效太阳能电池采用全新的横向光学聚焦系统，使入射光的不同光谱波段被光学地分离和定向，然后被不同频宽的太阳能电池所吸收（见图4）。这种光学聚焦系统具有较宽的接收角度，从而不需要复杂的定位跟踪系统。但是我们可以看出，机械叠加类型的结构设计在生长工艺需要多种衬底，工艺中需要衬底的剥离，在外延层上压焊芯片等，成本较高和而且器件品质很难保证。




发展前景广阔

高效多结太阳能电池技术的研究一直是太阳能光伏技术中的热点之一，国外多家研究机构、公司等投入了大量的人力物力。我国在这方面的研究起步也较早，如电子18所、航太811所、中科院半导体所等等。最近厦门三安的GaAs/Ge多结太阳能电池外延片关键技术研制及产业化项目宣称，其研制的多结太阳能电池光电转换效率达27%，远高于19.5%的硅电池最高转换效率。并具有更强的抗辐照能力、更好的耐高性能，加上聚光技术的应用（降低成本），将是新一代高性能长寿命太阳能电池最具发展潜力的产品。但我们可以看出，相比国外来说，转换效率相对较低，并且器件指标还有一定差距。总之，从新材料开发、器件结构乃至整个系统设计方面，在高效多结太阳能电池方面还有很多工作值得进一步深入研究。

责任编辑：carol