多结太阳能电池是目前市场上最有效的太阳能电池类型,也是生产最昂贵的太阳能电池类型。在概念验证论文中,来自北卡罗来纳州立大学的研究人员详细介绍了使用现成组件制造多结太阳能电池的新方法,从而生产出用于多种应用的低成本,高效率的太阳能电池。

多结或堆叠太阳能电池是目前市场上最有效的电池,它们将高达45%的太阳能转化为电能。通过将具有不同带隙的半导体堆叠在彼此之上来构造电池,从而允许电池吸收不同波长的太阳辐射。然而,这些电池的生产成本要低于效率较低的薄太阳能电池。

“我们希望以合理的成本制造出高效率的太阳能电池,”北卡罗来纳州电气和计算机工程杰出教授,该研究的主要作者Salah Bedair说。“基于硅的薄太阳能电池是非常流行的,因为该材料具有%的效率约为20并且将细胞成本约1/10 个什么的多结太阳能电池的成本。与其它低成本,低效率的材料的日益普及以及。如果我们能够利用这种现有技术制造堆叠式太阳能电池,我们将很快实现目标。“

然而,您不能仅仅将不同的太阳能电池堆叠在一起 – 不同的材料在结构上是不相容的,因此电荷不能通过它们被收集。为了解决当前多结太阳能电池中的这个问题,使用重掺杂金属在各层之间形成隧道结 – 增加了多结太阳能电池产生的显着费用和复杂性。

Bedair和他的团队开发了一种更简单的方法,利用金属间键合来粘合由不同材料制成的太阳能电池。在概念验证中,该团队在硅太阳能电池顶部堆放了现成的砷化镓太阳能电池。

“在多结太阳能电池中,隧道结通过金属与金属的连接实现电气连接,”Bedair说。“在我们的系统中,铟是其中的捷径。单个电池的现有金属触点被铟膜覆盖。铟膜在室温下在低压下容易粘合。结果是由两个制成的太阳能电池机械堆叠和电连接的不同材料。

“通过这种技术,我们可以利用廉价的现成解决方案,而无需开发所有新技术。制造商可以简单地调整现有产品,以提高其在多结太阳能电池中的效率,而不是必须创造新产品。“

6月19日在伊利诺伊州芝加哥举行的IEEE静电专家会议上发表了论文“从现有的单个电池中获取多结太阳能电池的新方法:GaAs / Si”。已经提交了专利申请。