多结光伏电池

多结光伏电池是一种高效率的太阳能电池。每个电池有多个采用分子束外延或有机金属化学气相沉积法生成的薄膜。这些薄膜所构成的不同的半导体有不同的特征能隙，而这些能隙可以吸收光谱中特定频率的电磁波能量。生成的半导体被特别的设计能吸收太阳光中的大部分频率的光，以此来生成更多的能量。

基本构造多结光伏电池结构通常是由多个子电池和隧穿结构成的。选用几种具有不同带隙的半导体材料，每一种半导体构成一种单结子电池，然后按照半导体带隙宽度的不同，由大到小将这几种单结子电池串联起来，就构成了串联式多结太阳能电池。多结电池可以将太阳光分成多个波段，依靠最表面的宽带隙半导体太阳能电池吸收高能量的太阳光，用最底层低带隙半导体电池吸收低能量光，改变了半导体单结电池只能有效吸收单一波段的局限性，从而拓宽了整个电池对太阳光的光谱响应波段，减少能量损失。

为了获得高光电转换效率的化合物半导体太阳能电池，仅有PN结作光电转换活性层是不够的，人们经过长期的理论和实验研究，优化设计了化合物半导体电池结构，一些异质半导体材料层被加入。目前大多数化合物半导体太阳能电池除了基本的PN结之外，还具有接触层、窗口层和背场层等，这些层对提高电池转换效率起着各自特殊的作用。

制备原理用聚苯乙烯等高分子材料的自组织现象，在底部电池单元上以100nm的间距、基本等间距地配置钯纳米颗粒，然后通过等离子处理去除高分子材料。

接下来，剥离粘贴在这上面的顶部电池单元的基板，利用加重粘接法、即加压粘接的方法与底部电池单元粘合。

此法制备两种太阳能电池。一种是GaInP、GaAs、InGaAsP、InGaAs四结太阳能电池，另一种是GaInP、GaAs、CIGS三结太阳能电池。

举例四结光伏电池的底部电池单元是在InP基板上制作的InGaAs、InGaAsP双结太阳能电池，顶部电池单元是在GaAs基板上制作的GaAs、GaInP双结太阳能电池。剥离GaAs基板后，贴合两个电池制作而成。太阳能电池的转换效率在不聚光时为30.4%，电池单元的尺寸约为5mm见方。

三结光伏电池的底部电池单元是在玻璃基板上制作的CIGS类太阳能电池，顶部电池单元是在GaAs基板上制作的GaAs、GaInP双结太阳能电池。剥离顶部电池单元的GaAs基板后，贴合两个电池制作而成。转换效率为24.2%，据产综研介绍，“（转换效率）在采用这种组合的太阳能电池中为世界最高值”。

特点优势多结化合物半导体太阳能电池以其较高的转换效率，良好的温度特性，较低的环境污染和较大的成本降低空间等优势，已成为目前地面应用最具潜力的太阳能电池。

此外，目前的太阳能电池存在着转换效率普遍偏低、价格普遍偏高的缺点，而多结太阳能电池在实现高转换效率上有着巨大的潜力，在经济方面同样具有较高的潜力。1

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学