NREL研發新型太陽能電池 效率接近40%打破世界紀錄

美國國家可再生能源實驗室（NREL） 研究團隊最新科研成果，打破了太陽能電池效率的世界紀錄。新設備達到了近 40%，擁有任何類型的太陽能電池在現實世界條件下的最高效率記錄。

在普通太陽的照明條件下，該太陽電池的光電轉換效率達到了 39.5%。這是一個非常重要的區別，其他實驗性太陽能電池的效率高達 47%，但那是在高度集中的光線下。在「一個太陽」的光照下測量它們的效率，可以更好地表明它們在現實世界中的表現如何。

新的太陽能電池超過了該團隊自己在 2020 年創造的 39.2% 的記錄。相比之下，常用的矽太陽能電池和新興的過氧化物太陽能電池的效率最高約為 25%，而結合兩種材料的串聯太陽能電池則接近 30%。

NREL 的太陽能電池還被測試了它在太空中的表現，如果它被用於為衛星和其他太空飛行器供電。在這些條件下，它達到了可觀的 34.2% 的效率。

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這種新型太陽能電池基於一種名為 IMM（倒置變質多結）的電池結構，並包含三個"結"，即對光產生電流的組件。這些結中的每一個都由不同的材料製成–在這種情況下，上面是磷化鎵銦，中間是砷化鎵，下面是砷化鎵銦。這三種材料專攻不同波長的光，使太陽能電池作為一個整體能夠從整個光譜中獲取更多能量。

創造新記錄的另一個重要原因是用「quantum wells」（量子阱）建造中間層。從本質上講，通過將一個導電層夾在另外兩種具有更寬帶隙的材料之間，電子被限制在兩個維度上，這使得材料能夠捕獲更多的光。這種太陽能電池的中間層包含多達 300 個量子阱，將整體效率提升到新的高度。

這一突破可能對太陽能電池技術很重要，但該團隊表示，製造這種類型的電池仍然相當昂貴。將需要進一步的工作來降低這些成本並開闢新的應用。