硅晶太陽能電池是目前太陽能發(fā)電技術(shù)的主流，但以目前已大規(guī)模商業(yè)化的技術(shù)而言，其轉(zhuǎn)換效率預(yù)期很難超過23%。業(yè)界與研究單位持續(xù)積極研發(fā)各種技術(shù)，以突破效率天花板;最新公開的技術(shù)證實(shí)，太陽能電池效率可突破30%。
德國Fraunhofer太陽能系統(tǒng)研究所(ISE)與奧地利公司EV Group(EVG)合作，成功以硅晶太陽能電池為基礎(chǔ)，加上擁有兩個(gè)電極的多接合太陽能電池技術(shù)，讓太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率一舉沖高到30.2%。
Fraunhofer ISE和EVG的研究員透過直接外延片接合(direct wafer bounding)工藝將微米級(jí)的三五族半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)換為硅材;經(jīng)電漿活化后，外延片表面的次電池(subcell)將呈現(xiàn)真空狀接合，使三五族次電池表面的原子與硅原子緊密接合，形成以硅材為基礎(chǔ)的次電池。
透過堆疊磷化銦鎵(GaInP)、砷化鎵(GaAs)、硅(Si)等三種次電池所構(gòu)成的多接合電池，能吸收更廣光譜的太陽光，轉(zhuǎn)換效率也能大幅提升。Fraunhofer ISE和EVG成功使4平方公分面積的三五族半導(dǎo)體/硅材多接合電池之轉(zhuǎn)換效率提高到30.2%，突破了硅晶太陽能電池的理論效率天花板29.4%，并由Fraunhofer實(shí)驗(yàn)室檢證完成。
三五族半導(dǎo)體/硅材多接合太陽能電池的電流與電壓變化曲線圖。(來源：Fraunhofer)
目前，這類三五族半導(dǎo)體/硅材多接合電池的成本仍然高昂，三五族半導(dǎo)體磊晶工程和接合技術(shù)等都有成本降低空間。Fraunhofer ISE的研究人員表示會(huì)繼續(xù)進(jìn)行研究，以推動(dòng)轉(zhuǎn)換效率30%以上太陽能組件問世。
夏普類似技術(shù)，用于人造衛(wèi)星和咖啡椅
同樣以多接合技術(shù)來發(fā)展高效太陽能電池的，還有日商夏普(Sharp)。夏普今年5月公開與日本NEDO合作的研究成果，透過化合物三接合技術(shù)打造了轉(zhuǎn)換效率達(dá)31.17%的太陽能光伏電池，為目前全球轉(zhuǎn)換效率最高的技術(shù)。
夏普的化合物三接合電池層疊磷化銦鎵、砷化鎵以及砷化銦鎵(InGaAs)等三層吸光構(gòu)造，并以特殊的穿隧接合層與緩沖層穿插組合其中，使電池可吸收的光譜更廣、吸光效率更高。
夏普的化合物三接合太陽能電池，轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄為 31.17% 。(來源：Sharp)
夏普于5月發(fā)表的31.17%效率紀(jì)錄實(shí)現(xiàn)于986平方公分的大面積電池上;而在這之前，同樣的技術(shù)曾在1.047平方公分的小面積電池上創(chuàng)造37.9%的效率技術(shù)。
過去，夏普將此技術(shù)應(yīng)用于人造衛(wèi)星上，但今年10月，夏普將其應(yīng)用于咖啡椅上，并結(jié)合蓄電池和USB充電埠，打造出特別的太陽能充電椅，目前已設(shè)置在東京的三家Starbucks門市。
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