编者按：这种新型太阳能电池原型将多个电池堆叠在一个设备中，能够捕获几乎所有的太阳能光谱中的能量，有望成为世界上效率最高的太阳能电池。堆叠的细胞就像阳光的筛子，每一层的特殊材料吸收一组特定波长的能量。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，目前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。


科学家设计并制造了一种新型太阳能电池的原型，这种电池将多个电池堆叠在一个设备中，能够捕获几乎所有的太阳能光谱中的能量。新设计将阳光直接转化为电能的效率为44.5%，有望成为世界上效率最高的太阳能电池。

这种方法不同于人们通常在屋顶或田里看到的太阳能电池板。新设备使用聚光光伏(CPV)面板，该面板使用透镜将太阳光集中到微小的太阳能电池上。由于太阳能电池体积小(小于1平方毫米)，利用更复杂的材料可以开发出成本更低的太阳能电池。

堆叠的细胞就像阳光的筛子，每一层的特殊材料吸收一组特定波长的能量。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，目前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。

“大约99%的力量中直接照射地球的表面的波长250 nm和2500 nm之间,但传统材料高效多结太阳能电池不能捕获整个光谱范围,”马修Lumb说,该研究的第一作者的研究科学家瓦工程和应用科学学院。“我们的新设备能够释放储存在长波长光子中的能量，这些光子在传统的太阳能电池中会丢失，因此，我们提供了一条实现最终多结太阳能电池的途径。”

尽管科学家们多年来一直致力于开发更高效的太阳能电池，但这种方法有两个新方面。首先，它使用了一系列基于锑化镓(GaSb)衬底的材料，这种材料通常用于红外激光器和光电探测器。这种新型的以气体为基础的太阳能电池与生长在捕获更短波长太阳光子的传统基质上的高效太阳能电池一起被组装成堆叠结构。此外，堆叠过程中使用了一种被称为转移打印的技术，这种技术可以使这些微小的设备具有高精确度的三维组装。

这种特殊的太阳能电池非常昂贵，但研究人员认为，展示效率的上限是很重要的。尽管目前所涉及的材料成本高昂，但用于制造这种细胞的技术显示出了很大的前景。最终，一种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。

这项研究，“完全收集太阳能光谱的基于气体的太阳能电池，”发表在周一的先进能源材料。




原标题：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