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 編者按：這種新型太陽能電池原型將多個(gè)電池堆疊在一個(gè)設(shè)備中，能夠捕獲幾乎所有的太陽能光譜中的能量，有望成為世界上效率最高的太陽能電池。堆疊的細(xì)胞就像陽光的篩子，每一層的特殊材料吸收一組特定波長的能量。當(dāng)光通過煙囪時(shí)，將近一半的可用能量已經(jīng)轉(zhuǎn)化為電能。相比之下，目前最常見的太陽能電池只能將四分之一的可用能量轉(zhuǎn)化為電能。


科學(xué)家設(shè)計(jì)并制造了一種新型太陽能電池的原型，這種電池將多個(gè)電池堆疊在一個(gè)設(shè)備中，能夠捕獲幾乎所有的太陽能光譜中的能量。新設(shè)計(jì)將陽光直接轉(zhuǎn)化為電能的效率為44.5%，有望成為世界上效率最高的太陽能電池。

這種方法不同于人們通常在屋頂或田里看到的太陽能電池板。新設(shè)備使用聚光光伏(CPV)面板，該面板使用透鏡將太陽光集中到微小的太陽能電池上。由于太陽能電池體積小(小于1平方毫米)，利用更復(fù)雜的材料可以開發(fā)出成本更低的太陽能電池。

堆疊的細(xì)胞就像陽光的篩子，每一層的特殊材料吸收一組特定波長的能量。當(dāng)光通過煙囪時(shí)，將近一半的可用能量已經(jīng)轉(zhuǎn)化為電能。相比之下，目前最常見的太陽能電池只能將四分之一的可用能量轉(zhuǎn)化為電能。

“大約99%的力量中直接照射地球的表面的波長250 nm和2500 nm之間,但傳統(tǒng)材料高效多結(jié)太陽能電池不能捕獲整個(gè)光譜范圍,”馬修Lumb說,該研究的第一作者的研究科學(xué)家瓦工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院。“我們的新設(shè)備能夠釋放儲(chǔ)存在長波長光子中的能量，這些光子在傳統(tǒng)的太陽能電池中會(huì)丟失，因此，我們提供了一條實(shí)現(xiàn)最終多結(jié)太陽能電池的途徑。”

盡管科學(xué)家們多年來一直致力于開發(fā)更高效的太陽能電池，但這種方法有兩個(gè)新方面。首先，它使用了一系列基于銻化鎵(GaSb)襯底的材料，這種材料通常用于紅外激光器和光電探測器。這種新型的以氣體為基礎(chǔ)的太陽能電池與生長在捕獲更短波長太陽光子的傳統(tǒng)基質(zhì)上的高效太陽能電池一起被組裝成堆疊結(jié)構(gòu)。此外，堆疊過程中使用了一種被稱為轉(zhuǎn)移打印的技術(shù)，這種技術(shù)可以使這些微小的設(shè)備具有高精確度的三維組裝。

這種特殊的太陽能電池非常昂貴，但研究人員認(rèn)為，展示效率的上限是很重要的。盡管目前所涉及的材料成本高昂，但用于制造這種細(xì)胞的技術(shù)顯示出了很大的前景。最終，一種類似的產(chǎn)品可能會(huì)進(jìn)入市場，這是由于極高的太陽能濃度水平降低了成本，以及回收昂貴的生長基質(zhì)的技術(shù)。

這項(xiàng)研究，“完全收集太陽能光譜的基于氣體的太陽能電池，”發(fā)表在周一的先進(jìn)能源材料。




原標(biāo)題：科學(xué)家設(shè)計(jì)的太陽能電池可以捕獲幾乎所有的太陽光譜能量