一般所說(shuō)的高效多結(jié)太陽(yáng)能電池是指針對(duì)太陽(yáng)光譜，在不同的波段選取不同帶寬的半導(dǎo)體材料做成多個(gè)太陽(yáng)能子電池，最后將這些子電池串聯(lián)形成多結(jié)太陽(yáng)能電池。下圖是一個(gè)典型的多結(jié)太陽(yáng)能電池示意圖。其中頂層的InGaP電池、中層的GaAs電池和底層的Ge電池帶隙分別為1.86eV、1.40eV和0.65eV。在頂層和中層相鄰兩個(gè)電池間設(shè)有寬帶隙的異質(zhì)結(jié)構(gòu)隧道結(jié)，使得入射光能順利通過(guò)頂層電池到達(dá)中層的GaAs電池。同時(shí)提供高的結(jié)間勢(shì)壘，防止兩層中產(chǎn)生的少子擴(kuò)散。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)9月24日?qǐng)?bào)道，德國(guó)弗朗霍夫太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所、法國(guó)聚光光伏制造商Soitec公司、德國(guó)柏林亥姆霍茲研究中心攜手宣布，他們制造出一款在297倍聚光光線下光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)44.7%的四結(jié)光伏電池，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。他們表示，最新研究有望大幅降低太陽(yáng)能發(fā)電的成本并為獲得轉(zhuǎn)化效率50%的太陽(yáng)能電池鋪平了道路。其實(shí)，早在今年5月份，上述三家機(jī)構(gòu)和企業(yè)就同法國(guó)原子能委員會(huì)電子與信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(CEA-Leti)的科學(xué)家聯(lián)合推出了319倍聚光濃度光線下，光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)43.6%的光伏電池。在此成果基礎(chǔ)上，科學(xué)家們經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究和詳細(xì)優(yōu)化精煉，終于制造出了光電效率達(dá)44.7%的太陽(yáng)能電池。

這些太陽(yáng)能電池主要用于聚光光伏設(shè)備中，聚光光伏技術(shù)(CPV)是指將匯聚后的太陽(yáng)光通過(guò)高轉(zhuǎn)化效率的光伏電池直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。利用光學(xué)元件將太陽(yáng)光匯聚后再進(jìn)行發(fā)電的聚光太陽(yáng)能技術(shù)，被認(rèn)為是太陽(yáng)能發(fā)電未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的第三代技術(shù)。

最新研制出的四結(jié)太陽(yáng)能電池中的子電池單結(jié)是由不同的III-V族(元素周期表中III族的B，Al，Ga，In和V族的N，P，As，Sb等)半導(dǎo)體材料制成，這些結(jié)點(diǎn)逐層堆積，單結(jié)子電池能吸收太陽(yáng)光光譜中不同波長(zhǎng)的光。

這項(xiàng)研發(fā)工作的負(fù)責(zé)人、弗朗霍夫太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所的弗蘭克·狄默思表示：“多年來(lái)，我們一直致力于這種多結(jié)太陽(yáng)能電池的研發(fā)工作。這種四結(jié)太陽(yáng)能電池是我們多年心血的結(jié)晶。除了改進(jìn)材料和優(yōu)化結(jié)構(gòu)之外，被稱(chēng)為“晶圓鍵合”的新工藝技術(shù)在研發(fā)過(guò)程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。憑借這一技術(shù)，我們能將兩個(gè)半導(dǎo)體晶體有序地結(jié)合起來(lái)，而不是讓其胡亂地堆積在一起。利用這種方式，我們能生產(chǎn)出最佳的半導(dǎo)體結(jié)合體，從而制造出效率最高的太陽(yáng)能電池。”

Soitec的主席和首席執(zhí)行官安得烈-雅克利曼·安德里-荷夫表示：“在不到4個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率的記錄提高了1%，這證明四結(jié)太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)方法極具潛力，我相信，太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率即將超越50%。”