德國太陽能系統研究所(Fraunhofer ISE)的研究人員 對於暴露於 858 奈米鐳射輻射的砷化鎵 III-V 半導體光電池,對太陽能實現了創紀錄的 68.9% 的轉換效率。
這是迄今為止實現的最高光電轉換效率。
成功的秘訣
這一成功是透過一種特殊的薄膜技術實現的,其中太陽能電池層首先在砷化鎵基板(薄膜)上生長,然後被移除。剩下的半導體結構的背面僅有幾微米厚,再塗上高反射導電鏡。
反射器透過陶瓷和銀的組合進行光學最佳化,電池吸收器基於摻氮砷化鎵和 p 型鋁砷化鎵(n-GaAs / p-AlGaAs 異質結構)。
(p型和n型太陽能電池有什麼區別?)
鐳射能量透過空氣或光纖傳輸到光伏電池,其主要對應於單色鐳射的功率和波長。與傳統的銅線傳輸相比,光供電系統尤其適用於需要電隔離電源、防雷或防爆、電磁相容性或無線電池的應用。
“這是一個令人印象深刻的結果,展示了光伏系統在太陽能生產以外的工業應用方面的潛力”弗勞恩霍夫ISE主任Andreas Bette 教授說。
光功率傳輸有很多用途
例如,
- 風力渦輪機的結構監測;
- 監控高壓線路、飛機油箱中的燃料感測器或無源光網路;
- 植入物的外部能量供應;
- 或用於物聯網應用的無線電源。
有必要說一下,傳統“單結”太陽能電池(不使用聚光器)的理論最大效率為 33%(肖克利 - 奎瑟極限)。在這種情況下,想要提高太陽能效率是透過使用“多結”電池來確保的。
美國
需要注意的是,Alta Devices 幾年前就一直在為美國陸軍所使用的高空無人機生產砷化鎵太陽能電池。 這些元素的轉換效率達到31% 。
高空無人機太陽能電池板 (HALE) 靈活耐用。在距地表 20 公里的高度,紫外線輻射水平高於地表,因此該裝置比靠近地球表面的地方接收更多的能量。在白天,電池產生的能量足以在夜間操作所有無人機系統。
不幸的是,由於未公開的原因,該公司在 2019 年底不復存在,在我看來可能和美國政府研究衛星太陽能電池和 HALE有關。