太阳能电池技术正快速进展，几乎每个月都会突破新的效率记录。在大多数情况下，这些成果都来自由某种特定的材料或配置。这一次，研究人员大幅提高了硅基多接面太阳能电池的转换效率达到30.2%，写下目前的最新记录。
究竟是什么原因使其研究结果如此特别？答案就在于研究人员们突破了硅晶太阳能电池的理论极限。
为了达到最佳效果，德国弗劳恩霍夫协会太阳能系统研究所(Fraunhofer ISE)的研究人员与奥地利半导体工艺公司EV Group连手，使用直接晶圆接合工艺，将厚度仅几微米的三五族(III-V)半导体材料薄层转换为硅材。
在经过电浆活化后，藉由在次电池表面施压，使其以真空方式接合在一起。III-V族次电池表面的原子则与硅原子紧密接合，从而创造出单芯片组件。
该研究所实现的效率是研究人员首次为此完全整合型硅基多接面太阳能电池提供的结果。其内部结构的复杂性无法从其外观看出来：这款电池拥有简单的前、后触点，就像传统硅晶太阳能电池一样，因而能够以相同的方式整合于太阳能电池模块中。
在Fraunhofer ISE校准实验室中，研究人员为这颗尺寸约4平方公分的III-V / Si多结太阳能电池 所测得的转换效率是30.2% 。相形之下，截至目前为止，为纯硅晶太阳能电池所测得的最高转换效率是26.3%，理论效率限制为29.4%。
III-V / Si多接面太阳能电池是由一连串彼此相互堆栈的子电池组成。穿隧二极管内部连接至由磷化铟镓(GaInP)、砷化镓(GaAs)和硅(Si)制成的三个子电池，以涵盖太阳频谱的吸收围。GaInP顶端的电池吸收300～670nm的辐射，中间的GaAs次电池吸收500 ～890nm之间的辐射，而底部的硅则用于收650～1180nm之间的辐射。
III-V族分层首先外延沉积在GaAs基底上，然后接合至硅晶太阳能电池结构。随后，移除GaAs基底，并在前、后触点施加抗反射涂层。“成功的关键在于为硅晶太阳能电池找到一种制造工艺，它必须能够产生平滑且高度掺杂的表面，使其适于芯片接合以及解决硅晶和所使用的III-V族半导体的不同需求，”Fraunhofer ISE研究团队负责人Jan Benick解释。
尽管效率高，但该技术仍然过于昂贵，而无法与其它太阳能电池竞争。因此，研究人员将致力于减少制造成本。根据Fraunhofer ISE表示，其最终目标在于实现效率超过30％的高效率太阳能电池模块。
编译：Susan Hong
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