三五族半导体与硅晶太阳能能迸发出什么火花？

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由III-V半导体制成的太阳能电池转换效率成绩颇为亮眼，或许也可以说是最有机会跨出 50% 门槛的太阳能技术，如今德国科学家也研发出转换效率高达 35.9% 的三五族太阳-硅晶串叠型太阳能电池。

III-V半导体太阳能之所以会有如此高的成就，主要是因为三族的铝、镓、铟及五族的氮、磷、砷等元素能隙大小界于 1 ~ 3 电子伏特（eV），为直接能隙的半导体，都具有优异的光电转换特性以及电子传输特性，为 LED、光电产业与通讯技术重要半导体材料，随着 5G 、WiFi 6 时代来临，III-V半导体更是受惠族群。

2020 年 4 月美国国家再生能源（NREL）团队研制出III-V半导体太阳能，以「六接面（six-junction）」技术实现高达 47.1% 转换效率，而III-V半导体也能传统硅晶的异质整合，本次德国德国弗劳恩霍夫研究院太阳能系统研究所（Fraunhofer ISE）带来的太阳能技术便是如此。

团队透过串叠型技术，在既有硅晶基板上以原子等级叠加III-V半导体，打造「三接面（triple-junction）」太阳能。

多接面太阳能的转换效率都颇高，主要是因为这些薄膜由不同半导体构成，以不同的能隙吸收特定光谱，达到一加一大于二的效果，生成更多的能量。根据 Fraunhofer ISE 的说法，经过 AM1.5g 阳光模拟器测试，已刷新全新世界纪录，更证明串叠型硅晶太阳能的潜力。

以外观来看，团队研发的III-V半导体-硅晶太阳能结构很像一般的二端（two-terminal）多接面太阳能电池，Fraunhofer ISE 三五族太阳光电和集中器技术博士生 Patrick Schygulla 表示，新设计使我们能够进一步改善电荷载子寿命，提高太阳能电池电压。

III-V半导体太阳能其实不罕见，转换效率高、重量轻，美国太空总署（NASA）早在 1950 年代就将该技术用在火星探测，但由于复杂的磊晶步骤与半导体工艺，成本较为高昂，应用范围无法像硅晶太阳能般广泛，不然这项技术对于无人机、电动车发展都颇有帮助。

文稿来源：TechNews

图片来源：拍信网

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