日本化學企業Kaneka集團的研究人員開發出了一種光能轉化率達到26.3%的太陽能電池
北京時間3月24日消息，據國外媒體報道，近日，由日本政府項目資助的研究團隊開發出了“可工業化應用”的太陽能電池。如今的太陽能電池板已經比以往便宜許多，但對于家庭用戶來說，安裝費用仍然不菲。更有效率的太陽能電池板可以更快地補償安裝成本，因此研究能將太陽能更快轉化為電能的方法成為太陽能利用領域的焦點。
組成太陽能電池板的硅基電池存在一個理論效率極限：29%。不過，這是一個目前還難以達到的目標。對于商業化的太陽能電池板而言，稍低于20%的實際轉化效率被認為已經非常好了。近日，日本化學企業Kaneka集團的研究人員開發出了一種光能轉化率達到26.3%的太陽能電池，打破了之前25.6%的記錄。盡管只是2.7%的效率提升，但在可商業應用的太陽能電池領域，這樣的技術改進越來越來之不易。
不僅如此，研究人員還指出，在將論文提交給《自然-能源》（Nature Energy）雜志之后，他們又對太陽能電池進行了優化，達到了26.6%的轉化效率。這一結果已經得到美國國家可再生能源實驗室（National Renewable Energy Lab，NREL）的認可。
在發表于《自然-能源》的論文中，研究者描述了一塊180.4平方厘米的電池制造過程。他們采用了高質量的半導體異質結構薄膜，將硅分層堆積在電池內，使電子態無法存在的能隙減小至最低。
控制半導體異質結構在太陽能電池制造商中是一項已知的技術。松下電器公司也采用了這項技術，并很可能將其應用到為特斯拉汽車供應的電池中。Kaneka集團擁有自己的半導體異質結構專利技術。
為了使太陽能電池達到這一破紀錄的效率，Kaneka集團的研究人員還在電池后部放置了低電阻電極，使電池內部能最大化地收集前方的光子。而且，與許多常見的太陽能電池一樣，這款電池的表面還覆蓋了一層無定形硅和抗反射層，可以為電池部件提供保護，并更有效率地收集光子。
在描述了太陽能電池的構造之后，研究人員還分析了電池無法達到理想效率值29%的原因，為未來電池開發者的優化提供參考。他們估計，總體效率中有0.5%的損失是電阻造成的，1%則是由于光學損失（電池接受光照的方式），還有1.2%源于偶然的電子結合損失——自由電子與帶正電的孔洞結合，而不是繼續向前形成電流。
該論文指出，這款太陽能電池是利用“可工業化應用”過程制造出來的，比如電漿增強化學氣相沉積（plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD）技術——在氣態下將薄膜沉積在固體晶圓上。
研究者表示，在單個電池可以被組裝到商業應用的太陽能電池板上之前，還需要更進一步的工作。Kaneka集團的研究獲得了日本新能源產業技術綜合開發機構（New Energy and Industrial Technology Development Organization，NEDO）的資助，而且據《IEEE綜覽》（IEEE Spectrum）雜志的報道，Kaneka公司將繼續與NEDO合作，爭取在2030年之前將太陽能電池的成本降低到每千瓦時0.06美元。
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