
開發(fā)出該技術(shù)的研究小組,由伊利諾伊大學(xué)、美國聚光型光伏發(fā)電系統(tǒng)制造商Semprius、為這種系統(tǒng)制造多結(jié)光伏電池的廠商SolarJunction以及中國礦業(yè)大學(xué)的研究人員組成。
安裝了聚光透鏡的模塊。透鏡分兩級,第一個(gè)透鏡是由大約2cm見方的透鏡粘接而成,第二個(gè)透鏡(右下角放大圖像)是直徑為2mm的球形透鏡,通過兩個(gè)透鏡的共同作用來實(shí)現(xiàn)1000倍的聚光。
這次的光伏電池各層的構(gòu)成為InGaP/GaAs/InGaAsNSb/Ge,能夠用來發(fā)電的波長范圍十分廣泛,覆蓋了300nm~1700nm的范圍。下面來介紹一下具體制作流程。首先,在GaAs基板上制作InGaP/GaAs/InGaAsNSb三結(jié)元件。然后通過蝕刻方式,熔解GaAs基板與光伏電池之間的AlInP層,使GaAs基板容易剝離。
另一方面,在形成了pn結(jié)的Ge基板上沉積GaAs層并使其圖案化。然后利用旋涂法,在其表面涂抹起到“漿糊”作用的As2Se3溶液。厚度只有10nm。
最后,把表面實(shí)施了凹凸加工的硅樹脂“PDMS(二甲基聚硅氧烷)”按壓在GaAs基板上,將其表面的三結(jié)元件轉(zhuǎn)印至PDMS,再通過壓接至GaAs/Ge基板等工序,制作出四結(jié)光伏電池。
四結(jié)光伏電池的先驅(qū)同樣采用粘接方式制作
四結(jié)光伏電池是德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所(FraunhoferISE)等在2013年開發(fā)出來的,效率高達(dá)44.7%(聚光297倍下),是多結(jié)型光伏電池的全球最高效率。FraunhoferISE也利用晶圓鍵合的方法,把GaAs晶圓上形成的GaInP/GaAs元件與InP晶圓上形成的GaInAsP/GaInAs元件粘接,制造出了四結(jié)光伏電池。
受到晶格常數(shù)和電流整合性等條件的限制,四結(jié)光伏電池難以通過外延生長的方式來形成所有的化合物半導(dǎo)體層,因此,粘接可能會成為主流制造方法。
順便一提,在三結(jié)光伏電池方面,夏普于2013年開發(fā)出了轉(zhuǎn)換效率為44.4%(307倍聚光下)的單元。
此次43.9%的效率雖然并不出眾,但其獨(dú)特之處在于部分制作工序使用了與印章十分相近的、源于印刷的技術(shù)以及旋涂法等,成品率高達(dá)95%以上。