新型太陽能電池最大效率可增加25%

　　新的太陽能電池可以增加太陽能電池板的最大效率，增幅達25％以上，這是根據英國劍橋大學（University of Cambridge）的科學家所說。

　　這些科學家來自劍橋大學物理系卡文迪什實驗室（Cavendish Laboratory），他們開發出一種新型太陽能電池，利用太陽能量遠比傳統設計更有效。這項研究發表在今天的雜志《納米快報》（Nano Letters）上，可以大大提高太陽能電池板產生的可用能量。

　　太陽能電池板運行時，吸收的能量來自光粒子，稱為光子，光子隨后生成電子，產生電力。傳統的太陽能電池只能捕捉一部分太陽光，而且已吸入光子的很多能量，尤其是藍色光子的能量，都會散失為熱量。這就不能吸收全部能量，所有不同顏色的光就不能一次吸收，這意味著，傳統的太陽能電池不能把34％以上的可用陽光轉換成電力。

　　劍橋大學研究小組的領導是尼爾?格林漢姆（Neil Greenham）教授和理查德?弗蘭德（Richard Friend）教授，他們開發出一種混合電池，可吸收紅光，也可以利用額外的藍光能量，以增大電流。通常情況下，太陽能電池每產生一個單電子，都需要捕獲一個光子。然而，只要添加上并五苯（pentacene）這種有機半導體材料，太陽能電池產生兩個電子，就只需要一個光子，這種光子來自藍色光譜。這可以使電池捕獲44％的入射太陽能量。

　　布魯諾?埃爾勒（Bruno Ehrler）是論文的第一作者，他說：“有機和混合型太陽能電池具有優越性，勝過現有的硅基技術，因為它們的生產可以大批量低成本進行，這是因為采用卷對卷印刷。然而，太陽能電站的很大成本是土地，勞動力和安裝硬件。因此，即使有機太陽能電池板比較便宜，我們也需要提高效率，使它們具有競爭力。否則，就會像是買了一幅便宜的油畫，才發現你需要一個昂貴的畫框。”

　　馬克?威爾遜（Mark Wilson）是論文的另一個作者，他說：“我認為，非常重要的是我們要走向可持續發展的能源，而令人興奮的是可以協助探索可能的解決方案。”

　　阿克沙伊?拉奧（Akshay Rao）博士是論文的聯合作者，他指出：“這僅僅是第一步，要邁向新一代太陽能電池，我們感到非常興奮是可以參與這項工作。”

　　更多信息：論文《單線態激子裂變敏化紅外量子點太陽能電池》（Singlet Exciton Fission-Sensitized Infrared Quantum Dot Solar Cells）刊登在2012年2月8日一期的《納米快報》上。

　　文章中說：“我們演示了一種有機/無機混合的光伏設備架構，采用單線態激子裂變（singlet exciton fission），每吸收一個高能光子，可以收集到兩個電子，同時，也可以利用低能量的光子。這種太陽能電池，紅外光子吸收使用硫化鉛（PbS： lead sulfide）納米晶體。可見光光子的吸收采用五環素，以創造單線態激子，經過快速激子裂變，產生配對三重線態（triplets）。最重要的是，我們確定，這些三重線態激子可以電離，這要采用有機/無機異質結面（heterointerface）。我們報道的內部量子效率超過50％，而功率轉換效率接近1％。這些結果表明，有一種替代方法，可以規避肖克利-奎伊瑟極限（Shockley-Queisser limit），就是單結太陽能電池（single-junction solar cells）功率轉換效率的極限。”