導讀：由法國-加拿大研究小組開發(fā)的三結電池基于磷化銦鎵（InGaP）、砷化銦鎵（InGaAs）和鍺（Ge），并且有效面積僅為0.089mm2。它可以用于微型聚光光伏（CPV）中。

專為微型CPV應用設計的微型多結太陽能電池圖片：UniversitydeSherbrooke/i>

法國-加拿大研究小組最近開發(fā)了一種微米級三結III-V太陽能電池，用于聚光光伏（CPV）。

該器件基于磷化銦鎵（InGaP）、砷化銦鎵（InGaAs）和鍺（Ge），其有效面積僅為0.089mm2。舍布魯克教授馬克西姆·達農（MaximeDarnon）表示，我們還沒有將這些電池納入實際模塊中。我們很樂意與需要此類單元的任何小組合作。

據他介紹，用于制造電池的過程幾乎與用于常規(guī)III-V電池的過程相同，例如由德國專家AzurSpace生產的那些過程，不同之處在于基于等離子體的分離和切割過程。其他用于CPV應用的電池則普遍使用了切割。很難預測生產條件的確切成本，但是我們可以說，采用等離子刻蝕制造的mm2電池的價格與采用鋸切丁制造的電池近似相同的價格，而對于微米級太陽能電池而言，等離子蝕刻是唯一的方法。經濟上可行的解決方案，因為與等離子切割相比，等離子蝕刻所浪費的材料少得多，他進一步解釋說。

該電池的設計具有矩形，圓形和六邊形的有源區(qū)域，并使用商業(yè)外延鍺晶片和沉積在晶片背面的鈦鋁（Ti/Al）金屬化層構建而成。一個由氮化硅制成的氫（的抗反射涂層（ARC）SiNxHy）和氫化氧化硅（SiOxHy）然后通過淀積等離子體增強化學氣相沉積（PECVD），這是關鍵，以盡量減少表面重組。

丟棄鋸切塊以避免由于鍺晶片的易碎性和電池的目標小區(qū)域而產生缺陷。研究人員解釋說，此外，鋸片切割會產生線性通道，迫使制造的電池為矩形，這可能不足，具體取決于入射的光分布。

在標準AM1.5G陽光條件下分析了微型電池的性能，該器件的開路電壓為2.350V，短路電流密度為12.40mAcm-2，填充系數為82.7％。研究小組指出，但是，在減小電池面積的情況下，在未鈍化ARC的情況下，電池的開路電壓下降了多達10.2％，卻觀察到了電性能的下降。

科學家實現的最大效率的34.4％為1mm的2細胞下的450個太陽集中光并的下33.8％584個太陽為0.25毫米2設備。他們進一步解釋說，在較小的電池中，較低的電流和較低的串聯電阻有望將最大效率轉移到較高的濃度。

微米級電池在《光伏進展》中發(fā)表的《MiniaturizationofInGaP/InGaAs/Gesolarcellsformicro‐concentratorphotovoltaics》中進行了介紹。該研究小組的成員包括加拿大舍布魯克大學和加拿大渥太華大學、法國國家科學研究中心（CNRS）、法國波爾多大學的科學家。

這項工作是在納米實驗室納米技術實驗室（labn2.caLN2）和系統綜合材料實驗室（IMS）聯合進行的。該研究項目由加拿大自然科學與工程研究委員會（NSERC），加拿大Prompt（一家致力于促進企業(yè)與公共研究部門之間的合作伙伴關系和研發(fā)融資）以及加拿大的工業(yè)合作伙伴共同資助圣奧古斯丁加拿大電氣公司（STACE）。

基于III-V元素材料的化合物生產太陽能電池的成本（根據其所屬的元素周期表中的組來命名）已將此類設備限制在利基應用（包括無人機和人造衛(wèi)星）中，在這些應用中，重量輕，效率高的優(yōu)勢更為明顯。相對于產生的能量而言，緊迫的問題要比成本更重要。