澳大利亚工程师使用一台新的设备，将通过光伏电池进行光电转换的效率逐渐提升至其理论极限值。
一项由新南威尔士大学（UNSW）的工程师们研发的新型太阳能电池配置将光电转换效率提高至34.5%——创下一项新的无聚焦太阳光的世界记录，并因该设备而更加接近理论极限。
该记录是由分别担任UNSW高级光伏学中心资深研究员和主任的马克·基维斯博士和马丁·格林教授利用一个嵌在棱镜中的28cm2的四结小型组件从日光中提取出最大能量所创。
UNSW这项得到美国国家可再生能源实验室证实的新成果几乎比此前由美国阿尔塔设备公司创下的效率记录高出44%。阿尔塔达到的效率为24%，但其所用组件的表面积更大，为800cm2。
“这个令人鼓舞的结果表明，使太阳能电池更加高效的光伏学研究未来仍会有进展，”基维斯指出，“从每束太阳光中获取更多能量对于减少太阳能电池发电成本是十分关键的，因为它降低了投资需要，并能更快地提供收益。
该成果是由2014年创造了一项世界记录的同一个UNSW团队创下的。当年他们通过用镜子聚光然后同理分离出各种波长——该技术被称为CPV（聚光光伏），实现了高于40%的电转化率。而这项新成果则是他们利用正常的非聚焦日光创下的。
“了不起的是，这个级别的效率这么多年来都是无望实现的，”新南威尔士大学在该领域作了40年领头人的格林教授说道，“德国Agora Energiewende智囊团在一项最新研究中设置了一个非常有挑战性的目标，即在2050年之前实现非集中太阳光组件35%的转化效率，比如家用太阳能上的标准组件。”
“所以太阳能电池效率的提高速度比许多专家预料的要快，这对太阳能领域来说是好消息，”他补充道，“但是我们必须保持在澳大利亚光伏研究的速度，以确保我们不仅能在如此巨大的成果上更进一步，还能继续给澳大利亚带来利益。”
澳大利亚的光伏研究已经源源不断地给该国带来了超出80亿美元的利益，格林说道。据估计，仅UNSW的钝化发射区电池（PERC）带来的效率上的提高就能在未来十年内为国内的发电产业节省7.5亿成本。
UNSW创纪录的小型组件将玻璃棱镜一面上的一个硅电池与另一面上的一个三结太阳能电池结合在一起。
三结电池利用三层物质的结合靶向入射日光的离散谱带，即铟镓磷化物，铟镓砷化砷化物和锗。日光每穿过一层，其中的能量就由每一结以其最有效的波长提取出来，未被利用的那部分日光接着穿过下一层，以此类推。
一些未被三结电池利用的入射日光的红外波段被滤出后反弹到硅电池上，由此从射在小型组件上的每一束日光中提取出几乎所有的能量。
34.5%的效率成果和28cm²的小型组件已经是一个世界记录了，但要将它扩大到800cm2，从而超越阿尔塔公司24%的效率指日可待。“这种扩大中的互连将导致一些边际亏损，但由于我们是遥遥领先的，所以这完全有可能。”Keevers表示。
这种多结太阳能电池不太可能很快进入家庭和办公室的屋顶，因为制造它们需要更多工艺，这样一来成本也比标准的单结晶体硅太阳能电池要高。但该UNSW团队正在研发新技术来降低制造的复杂性从而制造更便宜的多结电池。
然而频谱分离的方法对太阳能发电塔却是完美适用的，比如那些由澳大利亚的RayGen Resources研发出的太阳能发电塔，它们用镜子聚集日光，然后将日光直接转化为电力。
这项研究得到了澳大利亚可再生能源机构（ARENA）提供的140万美元的捐资。ARENA的首席执行官Ivor Frischknecht 指出，该成果显示了支持早期可再生能源技术的重要性。
“澳大利亚在太阳能研发领域的表现不容小觑，并且被认为是太阳能创新领域的全球领导者，”Frischknecht说道，“这些早期打下的基础正日益使澳大利亚从国内和出口市场中获得利润成为可能——所以我们没有理由认为我们不能利用这项破纪录的技术来取得相同的成就。”
他指出，UNSW团队正与另一家由ARENA支持的公司RayGen合作，探索这种先进的接收器如何能在聚光太阳能光伏发电站铺展开。
“在有力的支持下，澳大利亚领先的研发领域整装待发，将通过不断推出屋顶太阳能和公用事业规模的太阳能项目而为家庭提供效率更胜一筹的产品。例如那些由ARENA目前投资1亿美元来推进的大型太阳能轮计划项目，”他补充道，“长期来看，这些创新技术也可能将在我们的屋顶和田间占据较少的空间。”
其它与UNSW合作的研究伙伴还有天合光能——一家光伏组件制造商，以及美国国家可再生能源实验室。
（翻译：赵静薇）
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