图1.IMM四结太阳电池J-V曲线和结构示意图
图2.IMM四结太阳电池EQE曲线和不同注入电流EL发射曲线
图3.通过EL和EQE光电互易原理计算的子电池J-V特性曲线
研究人员在基于两步键合转移方法制备的33.13%的倒置三结GaInP/GaAs/InGaAs(J. Cryst. Growth 2019, 513: 38)柔性太阳电池的基础上，经过多年积累，提出电镀与低温键合相结合的外延薄膜转移方案，优化了柔性高效太阳电池的制备工艺，批量能力强、良品率高、电池更轻柔。采用该技术制备的柔性高效三结太阳电池，光电转换效率达到34.68%，重量面密度仅有169 g/m2。该技术已申请国家发明专利，并通过PCT国际专利进入美国、日本、欧盟等。
在柔性四结太阳电池的研究中，研究人员针对倒置直接生长的AlGaInP/AlGaAs/InGaAs/InGaAs四结太阳电池存在的低短路电流密度但J-V曲线形状正常的这一关键问题，进行了四结电池的失效分析研究。结果显示，AlGaInP顶电池是导致电流密度降低的主要原因。较低外量子效率表明，AlGaInP材料的少数载流子无法有效收集，导致短路电流密度降低;二次离子质谱(SIMS)结果表明，失效的电池主要是由于在AlGaInP材料生长过程中引入了较高浓度的氧，易形成Al-O深能级缺陷。通过优化AlGaInP子电池材料的生长，在前期25%(未镀反射膜)的光电转换效率基础上(Sol. Energy. Mat. Sol. Cell 2020, 208: 110398)，进一步获得效率为34.9%、开路电压为3.53V的四结太阳电池。相关研究成果以Failure Analysis of Thin Film Four-Junction Inverted Metamorphic Solar Cells为题，在线发表在Prog. Photovolt. Res. Appl.上。
针对多结叠层太阳电池子电池特性无法直接测量的难点，研究人员采用外量子效率(EQE)和电致发光谱(EL)的光电互易原理，计算分析各子电池光电特性，实现了针对性地指导多结太阳电池的优化设计。相关研究成果以Subcells Analysis of Thin Film Four-Junction Solar Cells Using Optoelectronic Reciprocity Relation为题，发表在Sol. RRL上。
上述论文的主要作者为苏州纳米所在读博士研究生龙军华等，陆书龙为论文通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金重点和面上项目、国家重点研发计划课题、企业合作以及所自有资金项目等的支持。
