科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)和建造了一種新型太陽(yáng)能電池的原型，將多個(gè)電池堆疊到一個(gè)設(shè)備中，能捕捉太陽(yáng)光譜中幾乎所有能量。這一新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換太陽(yáng)光為電力的效率是44.5%，有望成為世界上效率的太陽(yáng)能電池。

這一方法不同于一般在房頂或者田野中看到的那種太陽(yáng)能電池板。這一新設(shè)備利用了聚光光伏(CPV)電池板，利用透鏡將太陽(yáng)光集中到微小尺度的太陽(yáng)能電池上。由于其尺寸很小——小于1平方毫米，因此可以有效地開(kāi)發(fā)具有更復(fù)雜材料的太陽(yáng)能電池。



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堆棧式電池就像是太陽(yáng)光篩子，每層的特制材料吸收特定波長(zhǎng)集合的能量。等到陽(yáng)光透過(guò)整個(gè)堆棧之時(shí)，近一半的可用能量都被轉(zhuǎn)換為了電力。相對(duì)的，目前大部分常見(jiàn)太陽(yáng)能電池只能將25%的可用能量轉(zhuǎn)換為電力。

研究第一作者、喬治*華盛頓大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院研究科學(xué)家Matthew Lumb說(shuō)道：“抵達(dá)地球表面的太陽(yáng)光中99%的能量都落在250納米到2500納米波長(zhǎng)范圍內(nèi)，但高效多連接太陽(yáng)能電池的傳統(tǒng)材料無(wú)法捕獲這整個(gè)光譜范圍。我們的新設(shè)備能夠解鎖存儲(chǔ)在長(zhǎng)波長(zhǎng)光子中的能量，這些是傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池力所未逮之處，從而為實(shí)現(xiàn)多連接太陽(yáng)能電池提供了一條實(shí)現(xiàn)路徑。”

雖然科學(xué)家們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)更具效率的太陽(yáng)能電池已經(jīng)努力多年，這一方法具有兩個(gè)創(chuàng)新之處。首先，該方法利用了一族基于銻化鎵(GaSb)基底的材料，這常見(jiàn)于紅外激光器和光電探測(cè)器等應(yīng)用之中。這種新型的基于銻化鎵的太陽(yáng)能電池被組裝成堆棧式結(jié)構(gòu)，同時(shí)在傳統(tǒng)基底上生長(zhǎng)能捕捉較短波長(zhǎng)的太陽(yáng)光的高效太陽(yáng)能電池。此外，堆疊過(guò)程使用了一種名為轉(zhuǎn)印的技術(shù)，這一技術(shù)能以高精度三維組裝這些微小的設(shè)備。

這種太陽(yáng)能電池非常昂貴，但研究者認(rèn)為其最重要的是表明了所能達(dá)到的效率上限。雖然所用的材料花費(fèi)很大，但用于制造這種電池的技術(shù)很有前途。通過(guò)降低成本和回收利用這些生長(zhǎng)基底，未來(lái)類(lèi)似的產(chǎn)品可能將被推向市場(chǎng)。