《英国工程师》（the engineer）杂志日前报道，美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的研究人员已经创造了一种廉价的太阳能电池，可以响应几乎全部太阳光谱。

　　太阳能电池能够把太阳光转换成电流，限制因素是半导体带隙，电流就从带隙产生。例如，半导体具有宽的带隙，就响应较短的波长，具有较高的能量。半导体具有中间频带，就具有多种带隙，可响应广泛的能量。
　　“因为没有一种材料可以敏感地响应所有波长，所以，基本原则是，成功的全谱太阳能电池需要结合不同的半导体，这些半导体能隙（energy gap）不同，”沃拉带克·瓦卢克维克（Wladek Walukiewicz）说，他领导的太阳能材料研究小组就在伯克利国家实验室的材料科学部（MSD）。

　　有一种方式可以结合不同的带隙（band gaps），就是分层堆叠不同的半导体，用导线联成系列。这一原则支配着目前的高效率太阳能电池，这种电池使用三种不同的半导体合金，它们都具有不同的能隙。

　　然而，即使不同的层可以很好地匹配，结构仍然是复杂的，同样复杂的是它们的制造过程。

　　另一种方法也可制备全光谱电池，就是使用一种单一合金，但具有多种带隙。制造这种合金是复杂而费时的，这样的太阳能电池也很昂贵，难以大量生产。

　　新型太阳能电池材料开发者是瓦卢克维克和于金满（Kin Man Yu），还有他们的同事，都是在伯克利实验室材料科学部MSD和鲁斯街实验室能源公司（RoseStreet Labs Energy），参与研究的还有亚利桑那州（Arizona）凤凰城（Phoenix）苏米卡电子材料公司（Sumika Electronics Materials），他们新开发出的材料是一种多波段半导体，制备采用了高度不匹配的合金。

　　顶部，这个测试装置就属于新的多频带太阳能电池，被安装是为了限制中间频带的电流；这就使太阳光谱中发现的广大范围的波长都可激发电流，这些电流来自传导带（conduction band）和价带（valence band），它们分别是电子和空穴（hole）。对比设备中，在底部，中间带产生的电流不被阻塞，它会干扰导带产生的电流，这就限制了设备的响应性能，

　　在这个项目中，这种合金是砷镓氮化物（gallium arsenide nitride），类似的成分是一种最熟悉的半导体，就是砷化镓。因为把一些砷原子替换为氮，这样，第三个也就是中间能带（intermediate energy band）就制成了。

　　找到正确组合的合金，确定正确的掺杂度（doping level），而且放置中间频带（intermediate band）也要正确，放在需要的地方，这些主要是基于理论，而这种新太阳能电池的开发是采用了一种频带反交叉模型（band anticrossing model），这一模型的开发在伯克利实验室是在过去10进行的。

　　这种新的多波段光电设备是基于砷镓氮化物，研究小组已经证明，一种简单的太阳能电池可以响应几乎整个太阳光谱。更妙的是，它很容易制备，使用有机金属化学气相沉积法（MOCVD：metalorganic chemical vapour deposition）就行，这是半导体产业最常见的制造技术之一，因此它应该是低成本就可以生产。