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一個光子換兩個電子 太陽能電池效能大提升

硅基太陽能電池原理示意圖。(ShutterStock)

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【大紀元2019年07月11日訊】(大紀元記者張妮編譯)一項由化學、電氣工程和電腦多領域科研人員合作的新研究,將硅基太陽能電池的理論最大轉換效率從29.1%提升至35%。

傳統硅基太陽能電池轉換效率很有限,部份原因由於一個光子只能釋放一個電子。這份由麻省理工學院(MIT)和普林斯頓大學(Princeton University)多領域科學家合作的研究,找到了讓一個光子具有的能量釋放兩個電子的方法,極大地提升了硅基太陽能電池的轉換率。

研究者之一、麻省理工的電氣和電腦教授Marc Baldo說,他們團隊在六年前已證明這種理論的可行性,但是花了這麼多年才造出可操作的實驗。

Baldo說,讓一個光子釋放兩個電子的關鍵在於使用具有「激發態」特性的四苯(tetracene)有機表面材料。這種材料先吸收光子,產生的激子(exciton)能夠快速將光子的能量分成兩份。

然而,要把收集到的能量從四苯表面層傳遞到非激發態的硅基電池也不是一個容易的過程。研究者稱,以前的研究從來沒有成功過。

這個研究組找到了一種只有幾個原子厚(<1納米)的中間層,起到了把能量從四苯層傳遞給硅基電池的「完美橋樑」的作用。這使得等量的太陽藍綠光譜可產生雙倍的能量。

研究者們的實驗顯示,總體上這種方法把硅基太陽能電池的最高轉換率從29.1%提升至35%。

研究者們表示,實際硅基電池和這種新材料的效率仍未達到最大化,有待進一步研究優化,但是這項實驗證明其中「最難的一個步驟」已經解決。◇

責任編輯:朱涵儒

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2019-07-11 12:30 PM
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