Fraunhofer研究: 多接合太阳能电池效率突破30%

硅晶太阳能电池是目前太阳能发电技术的主流，但以目前已大规模商业化的技术而言，其转换效率预期很难超过23%。业界与研究单位持续积极研发各种技术，以突破效率天花板；最新公开的技术证实，太阳能电池效率可突破30%。

德国Fraunhofer太阳能系统研究所(ISE)与澳大利亚公司EV Group(EVG)合作，成功以硅晶太阳能电池为基础，加上拥有两个电极的多接合太阳能电池技术，让太阳能电池的转换效率一举冲高到30.2%。

Fraunhofer ISE和EVG的研究员透过直接外延片接合(direct wafer bounding)工艺将微米级的三五族半导体材料转换为硅材；经电浆活化后，外延片表面的次电池(subcell)将呈现真空状接合，使三五族次电池表面的原子与硅原子紧密接合，形成以硅材为基础的次电池。

透过堆叠磷化铟镓(GaInP)、砷化镓(GaAs)、硅(Si)等三种次电池所构成的多接合电池，能吸收更广光谱的太阳光，转换效率也能大幅提升。Fraunhofer ISE和EVG成功使4平方公分面积的三五族半导体／硅材多接合电池之转换效率提高到30.2%，突破了硅晶太阳能电池的理论效率天花板29.4%，并由Fraunhofer实验室检证完成。

三五族半导体／硅材多接合太阳能电池的电流与电压变化曲线图。(来源：Fraunhofer)

目前，这类三五族半导体／硅材多接合电池的成本仍然高昂，三五族半导体磊晶工程和接合技术等都有成本降低空间。Fraunhofer ISE的研究人员表示会继续进行研究，以推动转换效率30%以上太阳能组件问世。

夏普类似技术，用于人造卫星和咖啡椅

同样以多接合技术来发展高效太阳能电池的，还有日商夏普(Sharp)。夏普今年5月公开与日本NEDO合作的研究成果，透过化合物三接合技术打造了转换效率达31.17%的太阳能光伏电池，为目前全球转换效率最高的技术。

夏普的化合物三接合电池层叠磷化铟镓、砷化镓以及砷化铟镓(InGaAs)等三层吸光构造，并以特殊的穿隧接合层与缓冲层穿插组合其中，使电池可吸收的光谱更广、吸光效率更高。

夏普的化合物三接合太阳能电池，转换效率纪录为31.17% 。(来源：Sharp)

夏普于5月发表的31.17%效率纪录实现于986平方公分的大面积电池上；而在这之前，同样的技术曾在1.047平方公分的小面积电池上创造37.9%的效率技术。

过去，夏普将此技术应用于人造卫星上，但今年10月，夏普将其应用于咖啡椅上，并结合蓄电池和USB充电埠，打造出特别的太阳能充电椅，目前已设置在东京的三家Starbuck门市。