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2022-05-20 16:00 |
美國科學家制造出一種三結太陽能電池 效率達39.5%
美國科學家制造了一種三結太陽能電池，其效率達到了39.5%，創(chuàng)下了單太陽光照下任何類型電池的世界紀錄。盡管這一概念所依賴的材料和工藝對大多數(shù)商業(yè)用途來說仍過于昂貴，但它很快就會在衛(wèi)星和其他太空技術中得到實際應用。 l
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由美國能源部國家可再生能源實驗室（NREL）領導的一組科學家在沒有聚光器的正常照明下創(chuàng)造了太陽能電池效率的新世界紀錄，基于三層III-V材料的電池效率達到39.5%。 z@2n re
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這一新的記錄打破了NREL之前39.2%的記錄，通過各種創(chuàng)新，該小組能夠極大地簡化該設備，使用三端串聯(lián)而不是之前的六端。此前三結型太陽能電池的記錄是夏普公司在2013年創(chuàng)下的37.9% DhG{hQ[[
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最近發(fā)表在《焦耳》雜志上的一篇論文“厚量子阱超晶格使三結太陽能電池具有39.5%的地面效率和34.2%的空間效率”對這種電池進行了全面描述。該小組將鎵銦砷（GaInAs）、砷化鎵（GaAs）和砷化鎵銦（GaInP）層結合起來，創(chuàng)造出一種可以吸收大量太陽光譜的設備。 ]jV 1/vJ-!
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這種方法的關鍵是NREL最新的“量子阱”工作，它允許它更好地調(diào)整每一層來吸收太陽光譜的不同部分。NREL的高級科學家和電池設計師Ryan France說，“雖然砷化鎵是一種優(yōu)秀的材料，通常用于III-V型多結電池，但它不具有與三結電池相當正確的帶隙，這意味著三個電池之間的光電流平衡不是最佳的�！� RG- ,<G`
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“在這里，我們通過使用量子阱在保持優(yōu)異材料質量的同時修改了帶隙，這使得該設備和潛在的其他應用成為可能。”他補充說。 lsVg'k/Z!
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量子阱是插入電池層的薄納米結構，可以改變帶隙和其他特性。利用這些，小組能夠提高中間砷化鎵電池層的帶隙，以最大化其性能與其他兩個一致。雖然量子阱現(xiàn)象不是一個新發(fā)現(xiàn)，但在幾個納米尺度上使用這些材料所面臨的各種挑戰(zhàn)限制了它們在以往研究中的實際效益。 5(y Q-/6C+
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該小組承認，至少就目前而言，他們正在研究的這些電池的工藝和材料對大多數(shù)主流太陽能應用來說過于復雜和昂貴。盡管NREL正在嘗試一些不同的方法，可以大大減少其成本，但目前，為衛(wèi)星和其他空間技術供電是基于這些“III-V”材料的任何類型太陽能電池的唯一可能應用。
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