美國能源部所屬的國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)與北卡羅來納州的威訊聯(lián)合半導(dǎo)體公司(RFMD)于2009年簽訂合作協(xié)議，開發(fā)NREL發(fā)明的倒置變形多結(jié)(IMM；Inverted Metamorphic Multi-Junction)光伏電池技術(shù)。歷經(jīng)數(shù)年研究，RFMD在2011年10月宣布組建IMM商業(yè)化推進(jìn)小組。

 

　　NREL向來擁有強(qiáng)大的III-V族多結(jié)光伏電池和CPV系統(tǒng)科研實(shí)力。發(fā)明了第一個(gè)多結(jié)光伏太陽能電池后，NREL與民營廠商合作開發(fā)了符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的鎵銦磷/砷化鎵(銦)/鍺(GaInP/Ga(In)As/Ge) 技術(shù)，并首次向各方太陽能業(yè)界展示IMM太陽能電池。

 

　　原本為了太空應(yīng)用開發(fā)的III-V族多結(jié)太陽能電池，與晶硅電池相比，性能大幅提升，對(duì)CPV系統(tǒng)來說尤其如此。由于在一個(gè)電池內(nèi)使用三種不同的光伏材料，III-V族電池可從陽光的全系光譜中提取更多的能量，從而讓光伏電池產(chǎn)生更高的電壓，減少更多熱能消耗。因此，III-V族電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了太陽能業(yè)界最高水平。IMM技術(shù)則使此類電池性能和成本獲得進(jìn)一步突破。據(jù)報(bào)導(dǎo)，IMM太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率相當(dāng)高為40.8%，研究表明甚至還有進(jìn)一步提升空間。

 

　　RFMD一年前宣布采用公司現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)6英寸半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)出集成砷化鎵(GaAs)和磷化鎵銦(InGaP)的雙結(jié)光伏電池，成功實(shí)現(xiàn)了IMM技術(shù)商業(yè)化過程中有重要意義的性能里程碑。雙結(jié)光伏電池的成功研制為3結(jié)IMM結(jié)構(gòu)的開發(fā)開創(chuàng)了先機(jī)，而最終目的是開發(fā)出可以商業(yè)化的技術(shù)。

 

　　2011年10月，RFMD宣布組建新的商業(yè)集團(tuán)——化合物半導(dǎo)體集團(tuán)(Compound Semiconductor Group)，與其旗下的手機(jī)產(chǎn)品集團(tuán)(Cellular Products Group)和多元市場產(chǎn)品集團(tuán)(Multi-Market Products Group) 并駕齊驅(qū)。新集團(tuán)將“采用業(yè)界領(lǐng)先的氮化鎵(GaN)和砷化鎵(GaAs)技術(shù)造出新型高功率高性能產(chǎn)品。”

 

　　IMM生長系統(tǒng)

 

　　IMM的能力來自于電池的生長過程——這一技術(shù)顛復(fù)3結(jié)電池的通常順序，先沈積頂層，最后是底層。與傳統(tǒng)光伏電池不同，IMM使用了磷化鎵銦和砷化鎵銦材料。砷化鎵外延片上生成電池后，被翻轉(zhuǎn)安裝到金屬箔片制成的“把手”上，然后移除基板。NREL的研究人員改進(jìn)了IMM技術(shù)，讓中間和底層結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生變形，即“晶格不匹配”，造成的不均勻的原子間距可提高太陽能轉(zhuǎn)換效率。

 

　　這項(xiàng)技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)是昂貴的基板可以重復(fù)使用，降低了生產(chǎn)成本。此外，把手材料未必要單晶硅或半導(dǎo)體，具體應(yīng)用可具體選擇，從而讓裝置輕薄化成為可能。

 

　　由于磷化鎵銦和砷化鎵銦將太陽能光譜三等分，便于電池的三個(gè)結(jié)點(diǎn)吸收，多結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率也遠(yuǎn)超單結(jié)電池。