科学家开发四端 III-V 太阳能电池，效率为 32.57%

导读：美国国家可再生能源实验室的科学家通过将砷化镓薄膜堆叠到具有玻璃夹层的叉指背接触硅太阳能电池上来模拟III-V族太阳能电池。科学家们已经完成了一些初步的微型模块集成工作，但最终需要大规模扩展才能实现商业化。该电池目前的有效面积为1cm2。

一块2英寸的单晶砷化镓晶片。图片：La2O3，维基共享资源

美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的一组研究人员通过将砷化镓(GaAs)薄膜堆叠到具有玻璃的叉指背接触(IBC)硅太阳能电池上，模拟了四端串联III-V族太阳能电池夹层。

该研究项目的主要作者AdeleTamboli表示，虽然我们已经完成了一些初步的微型模块集成工作，但最终仍需要大规模扩展才能实现商业化。她补充说，在解决了几个挑战后，这些细胞可以实现商业化。组件电池都已在工业规模上得到证明。但是，成本仍然很高，需要降低。

该器件的有源面积为1cm2，并声称与在研究水平上构建的类似电池相比具有更高的效率，因为GaAs吸收层的厚度得到了优化。科学家解释说，如果吸收层太薄，通过顶部电池的传输会增加，底部电池将在较低电压下收集高能光子。如果吸收层太厚，接近吸收层材料的少数载流子扩散长度，产生的载流子会过早复合，光子能量会以热量的形式损失掉。

GaAs电池通过金属有机气相外延(MOVPE)在GaAs衬底上生长。吸收层厚度在1.5到3.5微米之间，以达到2.4微米的预期最佳值。厚度为300微米的IBC电池由德国哈默林太阳能研究所（ISFH）提供。学者们表示，串联是通过将处理过的GaAs电池堆叠在非晶硅底部电池的顶部，并在其间使用一层用于反转的相同环氧树脂薄层来组装的。然后将所得电池在室温下固化24小时。

研究人员发现，当GaAs厚度超过1.5微米时，采用这种设计开发的所有四端串联电池的效率均超过32%。具有厚度为2.8微米的吸收层的电池显示出最高的顶部电池和串联效率，分别为26.38%和32.57%。虽然这里的GaAs顶部电池的填充因子(FF)略有下降，但IBC底部电池的效率略高于之前使用的硅异质结底部电池，研究小组强调说。

研究结果和电池描述可在发表在《应用物理快报》上的论文“OptimizationoffourterminalrearheterojunctionGaAsonSiinterdigitatedbackcontacttandemsolarcells”中找到。