超薄太阳能电池的效率达到创纪录的近百分20

纳米科学与纳米技术中心(C2N)的研究人员与德国Fraunhofer ISE的研究人员合作，通过在纳米结构的后视镜上由205 nm厚的GaAs制成的超薄吸收层，将太阳光有效地捕获在太阳能电池中。这种新架构将电池效率提高到近20%。

到目前为止，效率为20%的先进太阳能电池至少需要一层厚度为1微米的半导体材料(GaAs，CdTe或硒化铜铟镓镓)，甚至需要40 µm或以上硅。显着的厚度减小将使诸如碲或铟之类的稀有材料的材料节省和由于较短的沉积时间而提高工业生产率。但是，稀释剂吸收剂会自动减少对太阳光的吸收和转化效率。电池背面的平面镜可导致两次通过吸收，但仅此而已。先前的光捕获尝试在性能上受到光和电损耗的极大限制。

由StéphaneCollin和Andrea Cattoni领导的团队研究人员在纳米科学与纳米技术中心C2N(CNRS /巴黎萨克拉大学)的研究下，与Fraunhofer ISE合作开发了一种新的策略，可以将光捕获在仅由205 nm厚的砷化镓，III-V族的半导体。指导思想是生产纳米结构的后视镜，以在太阳能电池中产生多个重叠共振，称为法布里-珀罗共振和引导模式共振。它们限制了光在吸收体中的停留时间，尽管材料数量少，但仍可有效吸收光。由于产生了许多共振，吸收在很大的光谱范围内得到了增强，该光谱范围适合从可见光到红外光的太阳光谱。在纳米尺度上控制图案镜的制造是该项目的关键方面。团队使用纳米压印光刻技术是一种廉价，快速且可扩展的技术，用于压印溶胶-凝胶衍生的二氧化钛薄膜。

超薄太阳能电池能否进一步改进?在《自然能源》上发表的工作表明，这种架构在短期内应能使效率提高25%。即使极限值仍然未知，研究人员仍然相信，厚度可以进一步减小至少两倍，而不会降低效率。由于其成本，GaAs太阳能电池仍在商业上限于太空应用。但是，研究人员已经在努力将此概念扩展到由CdTe，CIGS或硅材料制成的大规模光伏中。