弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE）的研究人员在光伏电池的能量传输效率方面创下了新纪录。转换效率为68.9%，是迄今为止最高的记录。
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这项最新突破背后的科学家们使用了一种基于砷化镓（GaAs）的III-V级半导体光伏电池，该电池暴露在波长为858 nm的激光下。
这一令人印象深刻的结果表明，光伏发电的应用范围超出了太阳能可再生能源。由于在转换效率方面取得了突破性的进步，这种现象可能在未来用于其他无线功率传输应用。
GaAs衬底上生长光伏电池
该团队使用在砷化镓衬底上生长的光伏电池来展示其破纪录的能量转换效率。砷化镓是一种III-V直接带隙半导体，具有锌基晶体结构。
在选择砷化镓之前，研究小组研究了不同的薄膜光伏电池材料。亚博网站下载电池的背表面反射由金和陶瓷和银的优化组合进行了研究。该团队为电池吸收器开发了一种n-GaAs/p-AIGaAs异质结构，并利用它的低载流子损失的重组。
砷化镓经常被用作其他III-V类半导体的外延生长的衬底材料，包括砷化镓。这就是研究人员在砷化镓衬底上培育光伏电池的方法。
砷化镓是一种高效的光伏电池材料，经常被用于研究目的。GaAs第一次作为高性能太阳能电池的实际应用是在NASA于1965年发射的Venera 3号任务中。NASA选择砷化镓太阳能电池是由于其在高温环境下的性能。
砷化镓可用于单晶薄膜光伏电池以及多结电池。
薄膜纳米制造
研究人员从他们的光伏电池中移除砷化镓衬底，一旦它被外延生长。然后，一个薄膜，导电，高反射镜应用于剩余的超导体结构。
这种薄膜制造方法使最终的光伏电池具有最高的效率。在电池中，光子被捕获和吸收的光子能量是最高的接近带隙。这种薄膜镜在电池内部包含光子，使它们能够被回收，从而最大限度地转换能量。
利用薄膜反射镜将光子捕获到靠近带隙的位置也可以通过热化和传输将能量损失降至最低。除了改善光伏效应的性能外，由于更长的有效载流子寿命，这还导致电池的电压升高。
太阳能以外的光伏电池应用
光伏效应已被广泛用于利用太阳能电池产生可再生太阳能。然而，这项最新能源转换效率突破背后的团队认为，光伏发电的应用已经超出了太阳能。
所谓的“光发电”可以通过空气或光纤将能量分配到光伏电池上。由于光可以以最小的能量损耗传播，能量可以以这种方式以最佳的效率长距离分布。
需要电隔离电源的应用，例如用于防雷或电磁兼容性的应用，都可以从使用光学的无线电源传输中获益。
光伏电池效率的这一发展使这些应用在几年内更接近其完整的概念实现。
参考文献和进一步阅读
赫尔姆斯、亨宁、，等．（2021).68.9%基于gaas的高效光子功率转换。物理。索利多金币．(在线)https://doi.org/10.1002/pssr.202100113．
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