作者：MARKHUTCHINS

美國國家可再生能源實驗室（NREL）和韓國先進科學技術研究所的科學家已經證明了一種利用可重復使用的鍺基板生產砷化鎵（GaAs）太陽能電池的方法。研究人員說，這項技術使生產成本低廉的砷化鎵電池的潛力更進一步。

由這種材料制成的電池以其強大的性能和效率而聞名——NREL之前曾與Chicago-basedMicrolinkDevices合作，生產出一種三結電池，其轉換效率創下了37.75%的記錄。

然而，生產此類設備的成本已將其限制在諸如無人機和衛星等利基應用領域，在這些領域，低重量和高效率比生產能源的成本更為緊迫。然而，一些公司和研究機構正在研究降低砷化鎵和III-V太陽能電池生產成本的方法，其中包括周期表中同組的材料，以達到商業生產的可接受水平。

研究小組采用的“零鍺”方法，發表在《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使用。這個過程在鍺晶圓中產生了一系列的孔，其大小和分布允許在薄鍺和晶圓之間留有一個間隙（即“無”）。

可重復使用的基板降低了成本

利用這個過程，研究小組生產了一種轉換效率達到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家大衛楊說，對該工藝的優化可以使效率遠遠超過20%。他說：“這是第一次證明（無鍺）具有足夠光滑的表面，允許高質量外延生長的砷化鎵。”

NREL估計，用于電池生長的半導體基板約占III-V太陽能電池成本的30%。可重復使用的基板可以帶來顯著的節約。然而，實驗室沒有指出鍺晶圓可重復使用的次數，也沒有提供該工藝可能實現的成本估算，只說明“該技術能夠實現單結和多結III-V太陽能電池的高成本高效和大批量生產”。

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