鉅大LARGE | 點擊量：416次 | 2023年07月14日
新型Micro III-V太陽能電池 效率達(dá)33.8％
導(dǎo)讀：由法國-加拿大研究小組開發(fā)的三結(jié)電池基于磷化銦鎵（InGaP）、砷化銦鎵（InGaAs）和鍺（Ge），并且有效面積僅為0.089mm2。它可以用于微型聚光光伏（CPV）中。
專為微型CPV應(yīng)用設(shè)計的微型多結(jié)太陽能電池圖片：UniversitydeSherbrooke/i>
法國-加拿大研究小組最近開發(fā)了一種微米級三結(jié)III-V太陽能電池，用于聚光光伏（CPV）。
該器件基于磷化銦鎵（InGaP）、砷化銦鎵（InGaAs）和鍺（Ge），其有效面積僅為0.089mm2。舍布魯克教授馬克西姆·達(dá)農(nóng)（MaximeDarnon）表示，我們還沒有將這些電池納入實際模塊中。我們很樂意與需要此類單元的任何小組合作。
據(jù)他介紹，用于制造電池的過程幾乎與用于常規(guī)III-V電池的過程相同，例如由德國專家AzurSpace生產(chǎn)的那些過程，不同之處在于基于等離子體的分離和切割過程。其他用于CPV應(yīng)用的電池則普遍使用了切割。很難預(yù)測生產(chǎn)條件的確切成本，但是我們可以說，采用等離子刻蝕制造的mm2電池的價格與采用鋸切丁制造的電池近似相同的價格，而對于微米級太陽能電池而言，等離子蝕刻是唯一的方法。經(jīng)濟(jì)上可行的解決方案，因為與等離子切割相比，等離子蝕刻所浪費的材料少得多，他進(jìn)一步解釋說。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
該電池的設(shè)計具有矩形，圓形和六邊形的有源區(qū)域，并使用商業(yè)外延鍺晶片和沉積在晶片背面的鈦鋁（Ti/Al）金屬化層構(gòu)建而成。一個由氮化硅制成的氫（的抗反射涂層（ARC）SiNxHy）和氫化氧化硅（SiOxHy）然后通過淀積等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD），這是關(guān)鍵，以盡量減少表面重組。
丟棄鋸切塊以避免由于鍺晶片的易碎性和電池的目標(biāo)小區(qū)域而產(chǎn)生缺陷。研究人員解釋說，此外，鋸片切割會產(chǎn)生線性通道，迫使制造的電池為矩形，這可能不足，具體取決于入射的光分布。
在標(biāo)準(zhǔn)AM1.5G陽光條件下分析了微型電池的性能，該器件的開路電壓為2.350V，短路電流密度為12.40mAcm-2，填充系數(shù)為82.7％。研究小組指出，但是，在減小電池面積的情況下，在未鈍化ARC的情況下，電池的開路電壓下降了多達(dá)10.2％，卻觀察到了電性能的下降。
科學(xué)家實現(xiàn)的最大效率的34.4％為1mm的2細(xì)胞下的450個太陽集中光并的下33.8％584個太陽為0.25毫米2設(shè)備。他們進(jìn)一步解釋說，在較小的電池中，較低的電流和較低的串聯(lián)電阻有望將最大效率轉(zhuǎn)移到較高的濃度。
微米級電池在《光伏進(jìn)展》中發(fā)表的《MiniaturizationofInGaP/InGaAs/Gesolarcellsformicro‐concentratorphotovoltaics》中進(jìn)行了介紹。該研究小組的成員包括加拿大舍布魯克大學(xué)和加拿大渥太華大學(xué)、法國國家科學(xué)研究中心（CNRS）、法國波爾多大學(xué)的科學(xué)家。
這項工作是在納米實驗室納米技術(shù)實驗室（labn2.caLN2）和系統(tǒng)綜合材料實驗室（IMS）聯(lián)合進(jìn)行的。該研究項目由加拿大自然科學(xué)與工程研究委員會（NSERC），加拿大Prompt（一家致力于促進(jìn)企業(yè)與公共研究部門之間的合作伙伴關(guān)系和研發(fā)融資）以及加拿大的工業(yè)合作伙伴共同資助圣奧古斯丁加拿大電氣公司（STACE）。
基于III-V元素材料的化合物生產(chǎn)太陽能電池的成本（根據(jù)其所屬的元素周期表中的組來命名）已將此類設(shè)備限制在利基應(yīng)用（包括無人機(jī)和人造衛(wèi)星）中，在這些應(yīng)用中，重量輕，效率高的優(yōu)勢更為明顯。相對于產(chǎn)生的能量而言，緊迫的問題要比成本更重要。
