砷化镓太阳电池效率达68.9%！Fraunhofer ISE再创新记录

在第48届IEEE光伏专家大会上，来自德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer ISE)的研究人员展示了他们是如何在单色光下，使用一种光伏电池创下了68.9%的转换效率记录。

该电池的主要成分为砷化镓，暴露在858纳米的激光下。

研究小组表示，除了太阳电池的传统用途外，光伏设备还可以与激光一起用于有效的电力传输。

研究人员指出，这是迄今为止获得的、将光转化为电能的最高效率。

为了创下效率记录，研究小组使用了由砷化镓制成的薄型光伏电池，并在其余的半导体结构的背面应用了几微米厚的高反射率导电镜。

研究人员表示：“在光伏电池中，光被电池结构吸收。光可以释放正负电荷，这些电荷被传导到电池触点的正面和背面，用于产生电力。当入射光能量略超过半导体材料固有的带隙能量时，光伏效应就会发挥作用。因此，当作为光源的单色激光与合适的半导体化合物材料相匹配时，理论上就可以实现高效率。”

研究人员表示，在这种被称为“光能”的新能量传输形式中，激光能量通过空气或光纤传输给一个光伏电池，这个光伏电池的性能与单色激光的功率和波长相匹配。

与传统的铜线输电相比，新的光能传输系统有利于需要电隔离电源、防雷、防爆以及电磁兼容的应用。

该研究小组的负责人Henning Helmers表示：“这种薄膜方法在效率方面具备了两项明显优势。首先，光子被捕获在电池中，对于接近带隙的光子能量的吸收达到最大化。同时，这最大限度的减少了热损耗和传输损耗，使电池更有效率。其次，通过辐射重组额外产生的内部光子被捕获并有效循环。这延长了有效载流子的寿命，额外提高了电压。”

ISE研究所所长Andreas Bett表示：“光能传输有多方面的应用。例如，风力涡轮机的结构监测；高压线监测，飞机油箱中的燃料传感器或无源光学网络；体外植入物的光学供应或为物联网应用提供无线电源。”

据报道，2021年4月， ISE研究人员获得了26%的双面接触硅太阳电池转换效率，创下记录。

Mercom早些时候曾报道称，ISE研究人员直接在硅材料上研发的III-V/Si串联太阳能电池创下了25.9%的效率记录。