Fraunhofer 研究：多接合太阳能电池效率突破 30%

　　矽晶太阳能电池是目前太阳能发电技术的主流，但以目前已大规模商业化的技术而言，其转换效率预期很难超过 23%。业界与研究单位持续积极研发各种技术，以突破效率天花板；最新公开的技术证实，太阳能电池效率可突破 30%。

德国 Fraunhofer 太阳能系统研究所（ISE）与澳洲公司 EV Group（EVG）合作，成功以矽晶太阳能电池为基础，加上拥有两个电极的多接合太阳能电池技术，让太阳能电池的转换效率一举冲高到 30.2%。矽晶太阳能电池是目前太阳能发电技术的主流，但以目前已大规模商业化的技术而言，其转换效率预期很难超过 23%。业界与研究单位持续积极研发各种技术，以突破效率天花板；最新公开的技术证实，太阳能电池效率可突破 30%。

Fraunhofer ISE 和 EVG 的研究员透过直接晶圆接合（direct wafer bounding）制程将微米级的三五族半导体材料转换为矽材；经电浆活化后，晶圆表面的次电池（subcell）将呈现真空状接合，使三五族次电池表面的原子与矽原子紧密接合，形成以矽材为基础的次电池。

透过堆叠磷化铟镓（GaInP）、砷化镓（GaAs）、矽（Si）等 3 种次电池所构成的多接合电池，能吸收更广光谱的太阳光，转换效率也能大幅提升。Fraunhofer ISE 和 EVG 成功使 4 平方厘米面积的三五族半导体／矽材多接合电池之转换效率提高到 30.2%，突破了矽晶太阳能电池的理论效率天花板 29.4%，并由 Fraunhofer 实验室检证完成。

　　 ▲ 三五族半导体／矽材多接合太阳能电池的电流与电压变化曲线图。（Source： Fraunhofer ）

夏普类似技术，用于人造卫星和咖啡椅目前，这类三五族半导体／矽材多接合电池的成本仍然高昂，三五族半导体磊晶工程和接合技术等都有成本降低空间。Fraunhofer ISE 的研究人员表示会继续进行研究，以推动转换效率 30% 以上太阳能模组问世。

　　同样以多接合技术来发展高效太阳能电池的，还有日商夏普（Sharp）。夏普今年 5 月公开与日本 NEDO 合作的研究成果， 透过化合物三接合技术打造了转换效率达 31.17%的太阳能光伏电池 ，为目前全球转换效率最高的技术。

夏普的化合物三接合电池层叠磷化铟镓、砷化镓以及砷化铟镓（InGaAs）等 3 层吸光构造，并以特殊的穿隧接合层与缓冲层穿插组合其中，使电池可吸收的光谱更广、吸光效率更高。

　　 ▲ 夏普的化合物三接合太阳能电池，转换效率纪录为 31.17% 。（Source： 夏普 ）

夏普于 5 月发布的 31.17% 效率纪录实现于 986 平方厘米的大面积电池上；而在这之前，同样的技术曾在 1.047 平方厘米的小面积电池上创造 37.9% 的效率。

　　过去，夏普将此技术应用于人造卫星上，但今年 10 月， 夏普将其应用于咖啡椅 上，并结合蓄电池和 USB 充电埠，打造出特别的太阳能充电椅，目前已设置在东京的 3 家 Starbucks 门市。

　　（本文由 EnergyTrend 授权转载；首图来源： Fraunhofer ）

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