尽管最近光伏转换效率又创新高，但更进一步的改进方法仍是层出不穷。
作者：Michael Hatcher
在近来的几个月，太阳能的转换效率得到持续的提高，而采用III-V族太阳能电池发电的潜能日益呈现，但很少被关注。去年在米兰召开的欧洲光伏与太阳能会议（European Photovoltaics and Solar Energy Conference）上，有关III-V族太阳能电池技术的发展有了许多新的思路。
受到现有硅基光伏市场的挤压，III-V电池作为一种商业化产品刚刚被用在陆地设施中。然而在米兰技术讨论中，有关III-V的研究主题从一开始的全体会议上就成为了热点。
来自Spectrolab的Richard King首先介绍了传统三结聚光设计的最近突破，其光电转换效率达到了40.7%，随后他又展望了未来，通过增加结数有望将转换效率提高到接近理论极限值――72%。
在InGaN或GaAsN基外延层上增加更多的结数，由此引发的问题不仅是与现有外延结构的晶格失配，而且这些子电池产生的电流也需要与现有的三结匹配，同时陆基应用中太阳光谱的变化特征（尤其是在每天的早间和晚间）也使问题更加复杂。
King认为四结电池的最大外量子效率可达到59%，而Spectrolab的研究人员初步的设计就已达到35%。四结电池以及将来的五结甚至六结电池也正在迈向商业应用。然而，King更倾向于那些可以在现有III-V工厂内生产的器件。2008年，Spectrolab将生产平均效率达到37%的三结太阳能电池，到2010年效率将提升到40%。
虽然Spectrolab及Emcore在技术上是该领域的领跑者，但Matthias Meusel强调欧洲顶级的电池制造商Azur Space Solar Power也在陆基应用领域奋力前进。Azur的大部分工作集中在为其商业客户提供定制化设计，同时这家德国公司也生产超薄柔性电池，厚度只有20μm，而通常厚度有145μm之高。
通过使用12×4英寸的AIXTRON外延炉，Azur生产出效率为35%的电池晶片，并在晶片上开发更多结。该公司也承认，要使这项技术切实可行，就必须提高GaInNAs外延层的质量。Meusel正在开发晶格失配结构，并认为在设计电池时旁路二极管是不可或缺的要素。
Delaware大学的Allen Barnett介绍说，新增的DARPA项目必须将电池效率提高到50%，并讲解了如何将31.7%的GaInP/GaAs串联电池、6.2%的GaInAsP和5%的Si电池集成在一起组成效率达42.9%的模组，并且他还预测在三年内就能达到50%的目标。
当然，卫星电源仍然是三结电池的主力市场，在一个关于太空科技的分会上，Emcore的Paul Sharps分析了该公司的ZTJ电池；称呼ZTJ是因为它预示着对GaInP/GaAs/Ge三结设计的改进接近尾声，而且在去年八月份ZTJ就开始进入了空间应用的验证阶段。
就是在三年前，Sharps认为在单束阳光照度条件下，这些电池组的平均效率极限值是28.5%。但是通过调整ZTJ电池中InGaAlP层的铝组分，Sharps团队改善了电流的匹配程度，并将效率提高至29.5%。他估计今年能大量生产出这些电池，其典型效率将达到30%。
然而，要达到这个目标就需要完全不同的设计，Sharps相信30%将是晶格匹配、三结太空电池的真正效率极限。Emcore的新型反向变形（IMM）电池看上去是未来太空应用的关键。IMM电池非常薄，乍一看就像一片废弃的铝箔，IMM电池可制成超轻、可卷曲的太阳能电池板，方便卫星和太空飞船在发射后展开太阳能帆板。
另一家关注四结材料的美国团队是休斯敦大学的Alex Freundlich。Freundlich把另一种GaAsN材料称为“令人郁闷的半导体”。对此材料而言，尽管基于GaAsN的多量子阱（MQW）器件可以获取，但掺杂问题和少数载流子的寿命是困难的关键所在。使用少见的化学束外延技术，该休斯敦研究团队制备了一个在GaAsN和GaAs外延层之间交替出现15个周期的多量子阱层，尽管电流很低，但0.6伏的光电压表明该方案有其价值。
