镓氮砷合金材料太陽能電池效率達40%
發布時間:2011-01-30 來源:科技日報
新聞事件:
- 美發明新型镓氮砷合金太陽能電池
事件影響:
- 使太陽能電池效率達40%
矽太陽能電池的效率一般隻能達到20%,效率更高的電池都很複雜,也很昂貴。據美國物理學家組織網1月24日報道,美國勞倫斯·伯克利國家實驗室科研人員伍雷戴克·瓦盧克維領導的研究小組,用一種名為镓氮砷(GaNAs)合金的特殊材料和簡單的組合方法,使他們製造的多帶型太陽能電池效率達到40%以上。研究論文發表在近日出版的《物理評論快報》上。
在標準半導體太陽能電池中,帶隙將電池分成導帶和價帶,靠光子激發帶隙兩邊的電子—空穴對來產生電流。隻有能量超過帶隙的光子能產生電流,這導致了太陽能能量轉化的門檻:小的帶隙能吸收更多光子,產生更大電流但電壓不足,而大的帶隙能產生更大電壓卻電流有限,因此大部分太陽光子不能被吸收。
zheyimenkanyiweizhe,yaorangtaiyangnengdianchigenggaoxiao,bixuzaibutongdebancengyongbutongdedaixijinxingfuzadediezhuang,rangdianchibutongbufenxishoubutongdetaiyangguangpu。walukeweishuo:“將某些半導體混合能有效提高太陽能電池的效率,但這種方法一般很複雜。目前效率達到40%的太陽能電池通常要18層半導體,而我們的技術隻要4層到5層。”
GaNAs半導體合金具有獨特的電子帶狀結構,能使太陽能電池效率更高。瓦盧克維小組通過工程改良方法,用GaNAs合金製造了一種單一材料的多帶型太陽能電池(Multiband Solar Cells),能吸收多波段的太陽光譜。
“多(duo)年(nian)來(lai)科(ke)學(xue)家(jia)一(yi)直(zhi)在(zai)研(yan)究(jiu)混(hun)合(he)半(ban)導(dao)體(ti),改(gai)良(liang)材(cai)料(liao)屬(shu)性(xing)。但(dan)他(ta)們(men)在(zai)研(yan)究(jiu)那(na)些(xie)容(rong)易(yi)混(hun)合(he)的(de)半(ban)導(dao)體(ti),而(er)我(wo)們(men)研(yan)究(jiu)的(de)材(cai)料(liao)很(hen)難(nan)被(bei)混(hun)合(he),必(bi)須(xu)使(shi)用(yong)特(te)殊(shu)的(de)強(qiang)製(zhi)方(fang)法(fa)。”當發生混合時,半導體會在帶隙形成中間帶的狀態。瓦盧克維說:“其他高效太陽能電池形成不同帶隙時用了多種半導體材料,而我們開發的半導體非常簡單,隻含有一種材料,卻形成了多種帶隙。”
研究人員表示,估計用GaNAs合金製造太陽能電池效率將超過40%,erqiebimuqiannengdadaozheyixiaolvdedianchigengjiajiandan,gengrongyizhizao,yingyongshichanggengweiguangfan,zaichengbenshangyegenghesuan。tamendemubiaoshikaifaqishangyeyongtu,rangtazaishichangshangfahuizuoyong。
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