導(dǎo)讀：由劍橋大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家使用砷化鎵制造了一種“超薄”太陽能電池，厚度僅為80納米。III-V族電池實(shí)現(xiàn)了9.08%的轉(zhuǎn)換效率，其開發(fā)人員在模擬中證明，如果進(jìn)一步優(yōu)化，它可以達(dá)到16%。鑒于其重量輕和固有的抗輻射能力，該電池可能適用于為衛(wèi)星和太空中的其他應(yīng)用提供動(dòng)力。

砷化鎵(GaAs)和來自III-V族的其他電池材料長期以來一直是太陽能光伏研究人員感興趣的領(lǐng)域，因?yàn)樗鼈兙哂蟹浅８叩男蕽摿ΑＨ欢牧系某杀臼惯@些材料僅限于無人機(jī)和太空旅行等利基應(yīng)用。

使設(shè)備更薄，最大限度地減少貴重材料的使用，是降低制造成本的一種經(jīng)過充分探索的方法。對(duì)于GaAs已經(jīng)可行的利基應(yīng)用，通過使設(shè)備更薄來減輕重量是一個(gè)有價(jià)值的前景，而且更薄的設(shè)備還顯示出對(duì)地球大氣層外更高輻射水平的更高抵抗力。

然而，隨著厚度的減小，保持高效率成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)榭捎糜谖展獾牟牧蠝p少了。添加光管理結(jié)構(gòu)，可以更長時(shí)間地捕獲光子并增加它們被吸收和轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)會(huì)。這是英國劍橋大學(xué)科學(xué)家采用的方法，他們旨在克服超薄設(shè)備的效率挑戰(zhàn)，使他們能夠利用其較低的重量和固有的抗輻射性。

該小組表示，先前在此長度尺度上證明的固有輻射耐受性足以通過減少或消除對(duì)防護(hù)罩玻璃的需求，在惡劣環(huán)境中實(shí)現(xiàn)新的任務(wù)類型以及輕巧靈活的外形。然而，超薄吸收器的透射率很高，需要集成的光管理來增加電流。

該小組制造的GaAs電池僅具有80納米(nm)厚的有源層，當(dāng)添加窗口和背面場(chǎng)層時(shí)，厚度增加至120nm。該小組使用一種稱為位移talbot光刻(DTL)的圖案化技術(shù)，將光管理架構(gòu)集成到電池上，并將其性能與其他集成了平面銀鏡以將光反射回電池的電池進(jìn)行了比較。[DTL]本質(zhì)上適用于晶圓級(jí)、高產(chǎn)量制造，因此是制造具有集成光管理的大面積光伏器件的可行方法，他們解釋道。

這些器件在論文中描述了超薄GaAs太陽能電池，帶有用位移Talbot光刻制造的納米光子金屬介電衍射光柵，發(fā)表在光伏進(jìn)展中。該小組能夠展示9.08%的效率——與使用晶圓上處理的設(shè)備相比提高了68%。

使用模擬，該小組進(jìn)一步證明了添加抗反射涂層，以及減少正面網(wǎng)格表面陰影的進(jìn)一步創(chuàng)新，可以將該效率迅速提高到16%。他們指出，雖然這種類型的設(shè)備不太可能對(duì)主流光伏應(yīng)用有用，但他們希望為太空發(fā)電和其他潛在應(yīng)用開辟新的可能性。他們總結(jié)道，這些結(jié)果表明，超薄設(shè)備的未來實(shí)施方案不太可能僅憑效率就完成當(dāng)前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的多結(jié)光伏技術(shù)。然而，這里展示的納米光子集成的潛在效率提升，連同低質(zhì)量和固有的輻射耐受性，可能會(huì)實(shí)現(xiàn)新的任務(wù)概況和發(fā)射成本的降低。