世界首创：具有60%能量转换潜力的强大太阳能电池

该团队花了15年时间才使用磷化镓(GaP)和钛(Ti)制造出第一块太阳能电池，未来可能会改变太阳能行业。

由不同材料制成的太阳能电池可以释放太阳能的潜力西班牙马德里康普顿斯大学(Universidad Complutense de Madrid)的研究人员使用磷化镓(GaP)和钛(Ti)制造了一种中间带(IB)太阳能电池，这在世界上尚属首次，该电池可能提供 60% 的能量转换效率，太阳能电池可以在 550 nm 及以上的波长下提供这种性能。为了利用我们天空中最亮恒星的能量，我们部署了可以将阳光转化为电流的太阳能电池。然而，硅基太阳能电池只能利用入射在其上的一部分阳光，将其余部分以热量的形式散发出来。太阳能电池将光能转化为电能的理论上限是Shockley Queisser(SQ)，从理论上讲，可以考虑光子在单个p-n结上的能量和太阳能电池中的损耗来计算。突破SQ限制太阳能电池的SQ极限取决于用于制造它的材料，对于硅来说，带隙为1.3eV，SQ限值为 29.43%。这实际上意味着，在最好的情况下，即使是有史以来最高质量的太阳能电池，也仍然无法利用入射在其上的70.57%的阳光。为了满足我们日益增长的能源需求，我们需要建造更多的太阳能电池板，并用它们覆盖地球上的更多地区。然而，用不同材料制成的太阳能电池可能具有更高的SQ限制，从而提高发电效率。马德里康普顿斯大学的Javier Olea Ariza和他的研究团队已经研究了超过15年，研究磷化镓(GaP)和钛(Ti)，试图制造更高效的太阳能电池。

左：GaP：Ti 光伏器件的结构。右：其中一个 1平方厘米器件的正面图片和接触电极 效率达到 60%由于SQ极限取决于半导体材料的带隙，因此Ariza和他的团队选择了带隙为2.26 eV的 GaP。该团队建造了一个 1平方厘米大小的太阳能电池，其GaP:Ti吸收层厚度不超过50 nm，金属电极使用金和锗。通过一系列透射率和反射率测量实验，研究团队发现，由于在550 nm以上的波长处的吸收强劲，太阳能电池具有更宽的吸收宽带，这可能是由于在器件结构中使用了钛(Ti)，该结构的理论转换效率潜力约为 60%。该团队于2009年首次使用这些材料，但他们花了15年时间才制造了第一批电池。即使在这一点上，该器件也还没有接近在现场部署，器件的效率很差，还有很多工作要做。该团队首先想制作一个原型太阳能电池并展示更高的效率，他们还打算在未来使用不同的方法加入Ti 来解决太阳能电池构建的问题。这项技术的商业部署可能需要很长时间，但我们不再受太阳能电池潜力的限制。