美國科學家最近成功研發出效率高達44%的全光譜多接面太陽電池(multijunction solar cell)。該電池是以列印技術製成，將來可望用來製作更有效且更具成本效益的光伏裝置。 相較於光電轉換效率只有29%的單接面太陽電池，內含多接面(或稱子電池)的太陽電池效率高達約44%。這些裝置含有兩以上的接面，每個接面由能隙寬度不同的光伏材料製成，能隙較寬者對應能量較大的光子，因此能吸收不同波長的光。 多接面太陽電池含有一透明的中間層，夾在接面之間。接面照光後產生的電子與電洞會穿過此中間層且不會重新結合。不過，多接面太陽電池的研發得先克服晶格不匹配(lattice mismatch)的問題。每個接面都需與相鄰材料的晶格相互匹配，而接面越多匹配的難度就越高。此外，傳統設計中的接面在電性上是串聯，所以每個接面的電流輸出也必須匹配，才不會增加阻抗。 為了克服這些困難，研究人員嘗試過晶圓接合(wafer bonding)、絕緣有機黏膠搭配雙面多層抗反射鍍膜等技術，但沒有一項特別成功。例如，第二項技術製造的多接面電池有介面反射、熱流特性不佳及強光下介面存在熱應力的問題。最近，伊利諾大學香檳分校(U. Illinois at Unbana-Champaign)與Semprius公司組成的研究團隊以新方法製造出效能極高的全光譜四接面太陽電池。此電池有四個電接點，透過它們能克服部份先前遇到的限制。領導研究團隊的John Rogers指出，他們根據自己的方法製造出效率高達43.9%的電池，以及效率超過36.5%的模組，雖然此數值仍有待外界證實，但已經是光伏技術中的最佳紀錄了。 此團隊使用蝕刻技術移除犧牲層，讓磊晶生長的化合物半導體太陽電池脫離基板，接著以軟轉印將這些微小的超薄電池組裝成大型多接面太陽電池堆陣列。電池堆中包含一層對紅外線透明且折射率匹配的硫屬玻璃(As2Se3)，作為導熱及電絕緣層。 Semprius的Scott Burroughs指出，他們使用化合物半導體材料製作上方三個接面，再以鍺製作底部的接面。他們將此裝置放在實驗室及室外自然光下，利用高度聚焦的光束照射，測量出上述的電池與模組效率。該團隊正忙於製造五或六個接面的太陽電池，希望能進一步提升效率。詳見Nature Materials | DOI: 10.1038/nmat3946。 |