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新型太阳能电池最大效率可增加25%

2012-02-10 10:29
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  新的太阳能电池可以增加太阳能电池板的最大效率,增幅达25%以上,这是根据英国剑桥大学(University of Cambridge)的科学家所说。

  这些科学家来自剑桥大学物理系卡文迪什实验室(Cavendish Laboratory),他们开发出一种新型太阳能电池,利用太阳能量远比传统设计更有效。这项研究发表在今天的杂志《纳米快报》(Nano Letters)上,可以大大提高太阳能电池板产生的可用能量。

  太阳能电池板运行时,吸收的能量来自光粒子,称为光子,光子随后生成电子,产生电力。传统的太阳能电池只能捕捉一部分太阳光,而且已吸入光子的很多能量,尤其是蓝色光子的能量,都会散失为热量。这就不能吸收全部能量,所有不同颜色的光就不能一次吸收,这意味着,传统的太阳能电池不能把34%以上的可用阳光转换成电力。

  剑桥大学研究小组的领导是尼尔•格林汉姆(Neil Greenham)教授和理查德•弗兰德(Richard Friend)教授,他们开发出一种混合电池,可吸收红光,也可以利用额外的蓝光能量,以增大电流。通常情况下,太阳能电池每产生一个单电子,都需要捕获一个光子。然而,只要添加上并五苯(pentacene)这种有机半导体材料,太阳能电池产生两个电子,就只需要一个光子,这种光子来自蓝色光谱。这可以使电池捕获44%的入射太阳能量。

  布鲁诺•埃尔勒(Bruno Ehrler)是论文的第一作者,他说:“有机和混合型太阳能电池具有优越性,胜过现有的硅基技术,因为它们的生产可以大批量低成本进行,这是因为采用卷对卷印刷。然而,太阳能电站的很大成本是土地,劳动力和安装硬件。因此,即使有机太阳能电池板比较便宜,我们也需要提高效率,使它们具有竞争力。否则,就会像是买了一幅便宜的油画,才发现你需要一个昂贵的画框。”

  马克•威尔逊(Mark Wilson)是论文的另一个作者,他说:“我认为,非常重要的是我们要走向可持续发展的能源,而令人兴奋的是可以协助探索可能的解决方案。”

  阿克沙伊•拉奥(Akshay Rao)博士是论文的联合作者,他指出:“这仅仅是第一步,要迈向新一代太阳能电池,我们感到非常兴奋是可以参与这项工作。”

  更多信息:论文《单线态激子裂变敏化红外量子点太阳能电池》(Singlet Exciton Fission-Sensitized Infrared Quantum Dot Solar Cells)刊登在2012年2月8日一期的《纳米快报》上。

  文章中说:“我们演示了一种有机/无机混合的光伏设备架构,采用单线态激子裂变(singlet exciton fission),每吸收一个高能光子,可以收集到两个电子,同时,也可以利用低能量的光子。这种太阳能电池,红外光子吸收使用硫化铅(PbS: lead sulfide)纳米晶体。可见光光子的吸收采用五环素,以创造单线态激子,经过快速激子裂变,产生配对三重线态(triplets)。最重要的是,我们确定,这些三重线态激子可以电离,这要采用有机/无机异质结面(heterointerface)。我们报道的内部量子效率超过50%,而功率转换效率接近1%。这些结果表明,有一种替代方法,可以规避肖克利-奎伊瑟极限(Shockley-Queisser limit),就是单结太阳能电池(single-junction solar cells)功率转换效率的极限。”

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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