通过使用精确控制的制造工艺 研究人员可以生产出多层太阳能电池板其潜力是传统硅电池板的1.5倍

研究人员致力于最大程度地提高太阳能电池板的效率，他说，在传统硅上层叠先进材料是从阳光中吸收更多能量的有希望的途径。一项新的研究表明，通过使用精确控制的制造工艺，研究人员可以生产出多层太阳能电池板，其潜力是传统硅电池板的1.5倍。

由伊利诺伊大学厄本那-香槟分校工程师Minjoo Larry Lee领导的研究结果 发表在《细胞报告物理科学》杂志上。

“硅太阳能电池板是普遍的，因为他们有能力，可以稍微转换比太阳的光的20%转化为可用的电能，”李教授说， 电子和计算机工程 和 Holonyak微纳米技术实验室的 分支机构。“但是，就像硅计算机芯片一样，硅太阳能电池正达到其能力极限，因此寻找提高效率的方法对能源供应商和消费者有吸引力。”

Lee的团队一直在努力将半导体材料砷化镓磷化物层叠在硅上，因为这两种材料可以互补。两种材料都强烈吸收可见光，但是磷化砷化镓却可以吸收较少的废热。相比之下，硅擅长将太阳光谱的红外部分转换成能量，而这超出了我们的眼睛。

“这就像一支运动队。你将要有一些快的人，有些很强壮，有些具有很好的防守技巧，”他说。“以类似的方式，串联式太阳能电池作为一个团队工作，并利用两种材料的最佳性能来制造单个更高效的设备。”

尽管砷化镓磷化物和其他类似的半导体材料高效且稳定，但它们很昂贵，因此，目前完全由它们构成的面板不适合大规模生产。因此，Lee的团队将低成本硅作为其研究的起点。

Lee说，在制造过程中，材料缺陷会进入层中，特别是在硅和砷化镓磷化物之间的界面处。只要将具有不同原子结构的材料层叠到硅上，就会形成微小的瑕疵，从而影响性能和可靠性。

“无论何时从一种材料切换到另一种材料，总是存在在过渡过程中造成混乱的风险，” Lee说。“这项研究的主要作者樊时兆开发了一种在砷化镓磷化物电池中形成原始界面的工艺，这使我们 在这一领域的早期工作有了很大的进步 。”

他说：“最终，一家公用事业公司可以使用该技术从其太阳能发电场的相同土地中获取1.5倍的能源，或者消费者可以减少1.5倍的屋顶板空间。”

李说，在商业化的道路上仍然存在障碍，但他希望能源提供商和消费者将看到使用稳定的材料来提高性能的价值。