科学家设计的太阳能电池几乎可以捕获太阳光谱的所有能量

科学家们已经设计并构建了一个新太阳能电池的原型，该太阳能电池将多个电池集成到一个能够捕获太阳光谱中几乎所有能量的设备中。新设计将直射阳光转换为电能，效率为44.5%，使其有可能成为世界上最高效的太阳能电池。

该方法不同于人们在屋顶或田野中常见的太阳能电池板。新器件采用聚光光伏(CPV)面板，采用透镜将太阳光聚集到微小的微尺度太阳能电池上。由于它们的尺寸小 - 小于1平方毫米 - 可以经济地开发利用更复杂材料的太阳能电池。

堆叠的电池几乎就像一个阳光筛，每层中的特殊材料吸收一组特定波长的能量。当光线通过烟囱漏出时，只有不到一半的可用能量已经转化为电能。相比之下，目前最常见的太阳能电池仅将四分之一的可用能量转换为电能。

“在直射阳光下到达地球表面的大约99%的能量落在250nm到2500nm的波长之间，但是用于高效多结太阳能电池的传统材料无法捕获整个光谱范围，”Matthew Lumb说。该研究的主要作者和GW工程与应用科学学院的研究科学家。“我们的新设备能够解锁所述能量储存在长波长光子，其在传统的太阳能电池丢失，并且因此提供了一种途径实现最终的多结太阳能电池。”

虽然科学家多年来一直致力于提高太阳能电池效率，但这种方法有两个新颖的方面。首先，它使用一系列基于锑化镓(GaSb)基板的材料，这些基板通常用于红外激光和光电探测器。新型GaSb基太阳能电池与在捕获较短波长太阳光子的常规基板上生长的高效太阳能电池一起组装成堆叠结构。此外，堆叠过程使用称为转印的技术，这使得这些微小装置能够以高精度进行三维组装。

这种特殊的太阳能电池非常昂贵，但研究人员认为，显示效率方面的可能性的上限非常重要。尽管目前涉及材料的成本，但用于制造电池的技术显示出很大的希望。最终可以将类似的产品推向市场，通过从非常高的太阳能浓度水平降低成本和技术来回收昂贵的生长基质。