一般所說的高效多結(jié)太陽能電池是指針對太陽光譜，在不同的波段選取不同帶寬的半導體材料做成多個太陽能子電池，最后將這些子電池串聯(lián)形成多結(jié)太陽能電池。下圖是一個典型的多結(jié)太陽能電池示意圖。其中頂層的InGaP電池、中層的GaAs電池和底層的Ge電池帶隙分別為1.86eV、1.40eV和0.65eV。在頂層和中層相鄰兩個電池間設(shè)有寬帶隙的異質(zhì)結(jié)構(gòu)隧道結(jié)，使得入射光能順利通過頂層電池到達中層的GaAs電池。同時提供高的結(jié)間勢壘，防止兩層中產(chǎn)生的少子擴散。

據(jù)物理學家組織網(wǎng)9月24日報道，德國弗朗霍夫太陽能系統(tǒng)研究所、法國聚光光伏制造商Soitec公司、德國柏林亥姆霍茲研究中心攜手宣布，他們制造出一款在297倍聚光光線下光電轉(zhuǎn)化效率高達44.7%的四結(jié)光伏電池，創(chuàng)造了新的世界紀錄。他們表示，最新研究有望大幅降低太陽能發(fā)電的成本并為獲得轉(zhuǎn)化效率50%的太陽能電池鋪平了道路。其實，早在今年5月份，上述三家機構(gòu)和企業(yè)就同法國原子能委員會電子與信息技術(shù)實驗室(CEA-Leti)的科學家聯(lián)合推出了319倍聚光濃度光線下，光電轉(zhuǎn)化效率高達43.6%的光伏電池。在此成果基礎(chǔ)上，科學家們經(jīng)過進一步的研究和詳細優(yōu)化精煉，終于制造出了光電效率達44.7%的太陽能電池。

這些太陽能電池主要用于聚光光伏設(shè)備中，聚光光伏技術(shù)(CPV)是指將匯聚后的太陽光通過高轉(zhuǎn)化效率的光伏電池直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。利用光學元件將太陽光匯聚后再進行發(fā)電的聚光太陽能技術(shù)，被認為是太陽能發(fā)電未來發(fā)展趨勢的第三代技術(shù)。

最新研制出的四結(jié)太陽能電池中的子電池單結(jié)是由不同的III-V族(元素周期表中III族的B，Al，Ga，In和V族的N，P，As，Sb等)半導體材料制成，這些結(jié)點逐層堆積，單結(jié)子電池能吸收太陽光光譜中不同波長的光。

這項研發(fā)工作的負責人、弗朗霍夫太陽能系統(tǒng)研究所的弗蘭克·狄默思表示：“多年來，我們一直致力于這種多結(jié)太陽能電池的研發(fā)工作。這種四結(jié)太陽能電池是我們多年心血的結(jié)晶。除了改進材料和優(yōu)化結(jié)構(gòu)之外，被稱為“晶圓鍵合”的新工藝技術(shù)在研發(fā)過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。憑借這一技術(shù)，我們能將兩個半導體晶體有序地結(jié)合起來，而不是讓其胡亂地堆積在一起。利用這種方式，我們能生產(chǎn)出最佳的半導體結(jié)合體，從而制造出效率最高的太陽能電池。”

Soitec的主席和首席執(zhí)行官安得烈-雅克利曼·安德里-荷夫表示：“在不到4個月的時間內(nèi)，太陽能電池轉(zhuǎn)化效率的記錄提高了1%，這證明四結(jié)太陽能電池設(shè)計方法極具潛力，我相信，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率即將超越50%。”