美國科學(xué)家通過與傳統(tǒng)科學(xué)研究相反的新思路，用砷化鎵制造出了最高轉(zhuǎn)化效率達28.4%的薄膜太陽能電池。該太陽能電池效率提升的關(guān)鍵并非是讓其吸收更多光子而是讓其釋放出更多光子，未來用砷化鎵制造的太陽能電池有望突破能效轉(zhuǎn)化記錄的極限。

　　過去，科學(xué)家們都強調(diào)通過增加太陽能吸收光子的數(shù)量來提升太陽能電池的效率。太陽能電池吸收陽光后產(chǎn)生的電子必須被作為電提取出來，而那些沒有被足夠快速提取出的電子會衰變并釋放出自己的能量。

　　美國能源部下屬的勞倫斯伯克利國家實驗室科學(xué)家伊萊·亞布魯諾維契領(lǐng)導(dǎo)的研究表明，如果這些釋放的能量作為外部熒光排放出來，太陽能電池的輸出電壓就會提高。亞布魯諾維契說：“我們的研究表明，太陽能電池釋放光子的效率越高，其能源轉(zhuǎn)化效率和提供的電壓就越高。外部熒光是太陽能電池轉(zhuǎn)化效率達到理論最大值——肖克萊·奎塞爾效率極限的關(guān)鍵。對于單p-n結(jié)太陽能電池來說，這個最大值約為33.5%。”

　　參與研究人員歐文·米勒解釋道，在太陽能電池的開路環(huán)境中，電子無處可去，就會密密擠在一起，理想的情況是，它們排放出外部熒光，精確地平衡入射的太陽光。

　　基于此，由亞布魯諾維契聯(lián)合創(chuàng)辦的阿爾塔設(shè)備公司使用亞布魯諾維契早期研發(fā)的單晶薄膜技術(shù)——外延層剝離技術(shù)，用砷化鎵制造出了最高轉(zhuǎn)化效率達28.4%的薄膜太陽能電池。這種電池不僅打破了此前的轉(zhuǎn)化效率，其成本也低于其他太陽能電池。目前效率最高的商用太陽能電池由單晶硅圓制造，最高轉(zhuǎn)化效率為23%。砷化鎵雖然比硅貴，但其收集光子的效率更高。就性價比而言，砷化鎵是制造太陽能電池的理想材料。

　　亞布魯諾維契說：“太陽能電池的高性能與外部熒光有關(guān)，我們的理論將顯著改變未來太陽能電池的面貌，我們將生活在一個太陽能電池非常便宜而且高效的世界中。”

　　上世紀(jì)60年代，砷化鎵太陽電池就已經(jīng)研制成功，當(dāng)時的轉(zhuǎn)化率不到10%。盡管幾十年來技術(shù)一路改進，但單結(jié)砷化鎵薄膜電池的轉(zhuǎn)化率一直沒有突破27%。這次美國科學(xué)家一反常規(guī)，創(chuàng)造條件讓電池板向外放射熒光，看似損失了能量，實則提高了效率，向理論極限邁進一大步。過去由于成本原因，優(yōu)質(zhì)光電材料砷化鎵沒有像硅那樣大規(guī)模應(yīng)用，而隨著技術(shù)進步，新出現(xiàn)的大規(guī)模制造工藝正逐漸為砷化鎵產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用鋪平道路，這對現(xiàn)有光伏產(chǎn)業(yè)是一個巨大沖擊。