作者：MARKHUTCHINS

美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）和韓國先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究所的科學(xué)家已經(jīng)證明了一種利用可重復(fù)使用的鍺基板生產(chǎn)砷化鎵（GaAs）太陽能電池的方法。研究人員說，這項(xiàng)技術(shù)使生產(chǎn)成本低廉的砷化鎵電池的潛力更進(jìn)一步。

由這種材料制成的電池以其強(qiáng)大的性能和效率而聞名——NREL之前曾與Chicago-basedMicrolinkDevices合作，生產(chǎn)出一種三結(jié)電池，其轉(zhuǎn)換效率創(chuàng)下了37.75%的記錄。

然而，生產(chǎn)此類設(shè)備的成本已將其限制在諸如無人機(jī)和衛(wèi)星等利基應(yīng)用領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域，低重量和高效率比生產(chǎn)能源的成本更為緊迫。然而，一些公司和研究機(jī)構(gòu)正在研究降低砷化鎵和III-V太陽能電池生產(chǎn)成本的方法，其中包括周期表中同組的材料，以達(dá)到商業(yè)生產(chǎn)的可接受水平。

研究小組采用的“零鍺”方法，發(fā)表在《焦耳》雜志上的論文描述了鍺對砷化鎵太陽電池外延發(fā)射的影響，包括在鍺晶片上生成一層薄薄的鍺，并在薄層上生長一個GaAs電池。然后將這兩個水平面從鍺晶圓上剝離，使其可以作為基板重復(fù)使用。這個過程在鍺晶圓中產(chǎn)生了一系列的孔，其大小和分布允許在薄鍺和晶圓之間留有一個間隙（即“無”）。

可重復(fù)使用的基板降低了成本

利用這個過程，研究小組生產(chǎn)了一種轉(zhuǎn)換效率達(dá)到14.44%的砷化鎵太陽能電池。NREL高效晶體光伏小組的資深科學(xué)家大衛(wèi)楊說，對該工藝的優(yōu)化可以使效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過20%。他說：“這是第一次證明（無鍺）具有足夠光滑的表面，允許高質(zhì)量外延生長的砷化鎵。”

NREL估計(jì)，用于電池生長的半導(dǎo)體基板約占III-V太陽能電池成本的30%。可重復(fù)使用的基板可以帶來顯著的節(jié)約。然而，實(shí)驗(yàn)室沒有指出鍺晶圓可重復(fù)使用的次數(shù)，也沒有提供該工藝可能實(shí)現(xiàn)的成本估算，只說明“該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)單結(jié)和多結(jié)III-V太陽能電池的高成本高效和大批量生產(chǎn)”。

Microlink去年開發(fā)出的生產(chǎn)效率為37.75%的電池的工藝依賴于砷化鎵基板，該基板也可重復(fù)使用以降低成本，但沒有人聲稱該技術(shù)將對成本效益生產(chǎn)做出重大貢獻(xiàn)。