太阳光谱 科学家设计的太阳能电池可以捕获几乎所有的太阳光谱能量

科学家们设计并制造了一种新型太阳能电池的原型，这种电池可以通过在一个设备中堆叠多个电池来捕获太阳光谱中的几乎所有能量。新设计可将太阳光直接转化为电能，效率为44.5%，有望成为全球最高效的太阳能电池。

这种方法不同于人们通常在屋顶或田野上看到的太阳能电池板。新设备使用聚光光伏电池板，这种电池板利用透镜将太阳光聚集在微小的太阳能电池上。由于太阳能电池体积小，可以通过使用更复杂的材料来开发成本更低的太阳能电池。

堆叠的细胞就像一个阳光的筛子，每一层特殊的材料吸收一组特定的波长能量。当光通过烟囱时，将近一半的可用能量已经转化为电能。相比之下，最常见的太阳能电池只能将四分之一的可用能量转化为电能。

该研究的第一作者、工程与应用科学研究所的研究科学家马修·伦姆表示:“约99%的功率以250 nm至2500 nm之间的波长直接照射地球表面，但传统材料高效多结太阳能电池无法捕获整个光谱范围。“我们的新设备可以释放储存在长波长光子中的能量，这些能量将在传统太阳能电池中丢失。因此，我们提供了一种实现最终多结太阳能电池的方法。”

尽管科学家多年来一直在努力开发更高效的太阳能电池，但这种方法有两个新的方面。首先，它使用了一系列基于锑化镓衬底的材料，这些材料通常用于红外激光器和光电探测器。这种新型的基于气体的太阳能电池与生长在传统衬底上的高效太阳能电池一起组装成堆叠结构，用于捕获较短波长的太阳光子。此外，在堆叠过程中使用了一种叫做转移印刷的技术，可以使这些微小的器件具有高精度的三维组装。

这种特殊的太阳能电池非常昂贵，但研究人员认为，显示效率的上限非常重要。虽然目前所涉及的材料成本很高，但制造这种电池的技术显示出很大的前景。最终，类似的产品可能会进入市场，这是由于极高的太阳能浓度水平降低了成本，以及回收昂贵的生长基质的技术。

这项名为“完全收集太阳光谱的气体基太阳能电池”的研究发表在周一的《高级能源材料》杂志上。