新型太阳能电池正在太空测试

瑞典隆德大学的物理研究人员最近成功地使用三种不同的材料构建了小型太阳辐射收集天线——纳米线，与当今的硅太阳能电池相比，这三种材料更适合太阳光谱。由于纳米线很轻，每单位面积需要的材料很少，现在它们将被安装在卫星上进行测试，卫星由太阳能电池供电，效率和重量轻是最重要的因素。几天前，新的太阳能电池被送入太空。

去年，隆德大学的一组纳米工程研究人员在太阳能电池方面取得了突破，他们成功地构建了具有三种不同带隙的光伏纳米线。换句话说，这意味着同一条纳米线由三种不同的材料组成，这些材料对太阳光的不同部分有反应。结果发表在MaterialsTodayEnergy上，随后更详细地发表在NanoResearch上。

“最大的挑战是让电流在材料之间转移。这花了十多年的时间，但最终成功了，”固体物理学教授MagnusBorgström说，他与当时的博士生Lukas一起撰写了这篇文章赫拉乔维纳。

全世界大约有十个研究团队积极关注纳米线太阳能电池。

MagnusBorgström说：“挑战在于将太阳能电池中的不同带隙结合起来，而这扇门现在终于打开了。”

未来可替代硅

具有不同带隙的太阳能电池，称为串联太阳能电池，迄今为止主要在卫星上发现，并且是深入研究的主题。该研究的目的是显着提高效率，可能是当今商用硅太阳能电池的两倍(约20%)。

MagnusBorgström说：“硅太阳能电池很快就达到了效率的最大极限。因此，现在的重点已经转移到开发串联太阳能电池上。安装在卫星上的变体太贵了，无法放在屋顶上。”

构建串联太阳能电池最常见的方法是将不同的半导体材料叠加在一起，这些材料可以吸收太阳光谱的不同部分。硅基叠层太阳能电池吸引了很多人的兴趣，它涉及在硅顶部铺设其他光捕获材料的半透明薄膜。

隆德的研究人员使用了一种略有不同的方法。他们开发了一种方法，可以在基板上构建极细的半导体材料棒。优点是每单位面积的材料量少，可以降低生产成本，成为更可持续的替代品。

纳米粗棒由三种材料组成，它们含有不同量的铟、砷、镓和磷。在实验室中，研究人员迄今已实现16.7%的效率。同事YangChen表明，使用当前结构，纳米线太阳能电池有可能达到47%的效率。实现更高的效率需要更大的带隙。

下一步，他和他的同事将通过改进连接结构中不同材料的隧道结来优化三重二极管，并尝试减少纳米线表面的影响，这在纳米尺度上非常重要。

除了改进的光吸收外，纳米线太阳能电池的特点还在于它们的耐用性，例如，与相应的基于薄膜的串联太阳能电池相比，它们可以更好地承受太空中的有害辐射。

“一片纳米线可以比作一个非常稀疏的钉床。如果一些侵略性质子出现，这种情况时不时发生，它们可能会落在电线之间，如果它们碰巧消除了一些电线，那也没什么大不了的很多。如果它们落在普通薄膜上，损坏可能会更严重。”

春季在太空中进行测试

这些优势导致纳米线太阳能电池最近被安装在一颗研究卫星上，该卫星于1月的第二周由美国加州理工学院的研究人员合作伙伴送入太空

“我们的很多数字通信都由卫星控制，而卫星又由太阳能电池供电。卫星传送GPS、电视传输、数据流量、手机通话和天气数据。”

该卫星将于春季进入轨道，预计将持续收到结果。

MagnusBorgström认为，从长远来看，叠层太阳能电池也将在地球上出现，但至少在最初阶段，无硅太阳能电池将用于服装、窗户和装饰等利基应用。

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