美國伊利諾伊大學（UniversityofIllinois）與合作伙伴通過使用一些源自印刷的技術，開發(fā)出了能夠以較高的成品率制造1000倍聚光下轉(zhuǎn)換效率為43.9％的四結光伏電池單元的技術，相關論文已經(jīng)刊登在學術期刊《NatureMaterials》的在線版上。單元的尺寸僅為650μm（0.65mm）見方，適用于聚光型光伏電池，安裝了聚光系統(tǒng)的模塊的轉(zhuǎn)換效率為36.5％。

開發(fā)出該技術的研究小組，由伊利諾伊大學、美國聚光型光伏發(fā)電系統(tǒng)制造商Semprius、為這種系統(tǒng)制造多結光伏電池的廠商SolarJunction以及我國礦業(yè)大學的研究人員組成。

開發(fā)的四結光伏電池（攝影：XingSheng，伊利諾伊大學，以下同）

從頂部單元一側(cè)看去

安裝了聚光透鏡的模塊。

透鏡分兩級，第一個透鏡是由大約2cm見方的透鏡粘接而成，第二個透鏡（右下角放大圖像）是直徑為2mm的球形透鏡，通過兩個透鏡的共同用途來實現(xiàn)1000倍的聚光。

這次的光伏電池各層的構成為InGaP/GaAs/InGaAsNSb/Ge，能夠用來發(fā)電的波長范圍十分廣泛，覆蓋了300nm～1700nm的范圍。下面來介紹一下具體制作流程。首先，在GaAs基板上制作InGaP/GaAs/InGaAsNSb三結元件。然后通過蝕刻方式，熔解GaAs基板與光伏電池之間的AlInP層，使GaAs基板容易剝離。

另一方面，在形成了pn結的Ge基板上沉積GaAs層并使其圖案化。然后利用旋涂法，在其表面涂抹起到漿糊用途的As2Se3溶液。厚度只有10nm。

最后，把表面執(zhí)行了凹凸加工的硅樹脂PDMS（二甲基聚硅氧烷）按壓在GaAs基板上，將其表面的三結元件轉(zhuǎn)印至PDMS，再通過壓接至GaAs/Ge基板等工序，制作出四結光伏電池。

四結光伏電池的先驅(qū)同樣采用粘接方式制作

四結光伏電池是德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所（FraunhoferISE）等在2013年開發(fā)出來的，效率高達44.7％（聚光297倍下），是多結型光伏電池的全球最高效率。FraunhoferISE也利用晶圓鍵合的方法，把GaAs晶圓上形成的GaInP/GaAs元件與InP晶圓上形成的GaInAsP/GaInAs元件粘接，制造出了四結光伏電池。

受到晶格常數(shù)和電流整合性等條件的限制，四結光伏電池難以通過外延生長的方式來形成所有的化合物半導體層，因此，粘接可能會成為主流制造方法。

順便一提，在三結光伏電池方面，夏普于2013年開發(fā)出了轉(zhuǎn)換效率為44.4％（307倍聚光下）的單元。

此次43.9％的效率雖然并不出眾，但其獨特之處在于部分制作工序使用了與印章十分相近的、源于印刷的技術以及旋涂法等，成品率高達95％以上。（記者：野澤哲生，《日經(jīng)電子》）