混合型太陽能電池或?qū)崿F(xiàn)95%轉(zhuǎn)換效率

英國劍橋大學(xué)(University of Cambridge)卡文迪許實驗室(Cavendish Laboratory)的研究人員們最近開發(fā)出一種新的混合型太陽能電池，據(jù)稱可使能效提升95%或更高。英國的研究人員們目前正致力于研究這種可層疊于標(biāo)準(zhǔn)矽晶太陽能電池上的有機配方，期望能進一步實現(xiàn)難以企及的近100%能效目標(biāo)。

高能量的可見光被一種特殊有機涂料吸收，其所產(chǎn)生的配對三重線態(tài)則由無機太陽能電池有效吸收。

(來源：Maxim Tabachnyk，卡文迪許實驗室)

當(dāng)今的矽晶太陽能電池在理論上可達到33.7%的最大轉(zhuǎn)換效率;入射光的其余部分則被升溫的電池耗盡。蓋茨劍橋?學(xué)金得主Maxim Tabachnyk、研究員Akshay Rao以及卡文迪許實驗室的其他研究人員們希望能開發(fā)出一種有機薄膜電池，能夠?qū)⒗速M的能量有規(guī)率地轉(zhuǎn)換為電力的形式。

“傳統(tǒng)的矽晶太陽能電池基本上就使得能量轉(zhuǎn)換效率受到限制，因為所吸收的能量中有許多都是高能量光源，由于過熱而浪費掉了，”Tabachnyk表示，“我們于是在傳統(tǒng)的矽晶太陽能電池上涂覆有機涂層，希望能將高能量的輸入光子分散成兩個三重線態(tài)激子，并使其電子轉(zhuǎn)換成矽。”

透過利用超短雷射脈沖轉(zhuǎn)化為有機并五笨，研究人員們采用雷射光譜在有機/無機介面表征超快速過程，然后依循在1飛秒之內(nèi)發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換，顯現(xiàn)出每個高能量光子的確存在兩個電子的結(jié)果，而非一般的每光子一個電子。這證實了在熱產(chǎn)生時浪費的最高能量光子也可以用于轉(zhuǎn)化為兩個激子配對，而使非有機太陽能電池可轉(zhuǎn)化成兩個電子的概念。

卡文迪什實驗室目前也致力于開發(fā)除了太陽能電池以外的其他應(yīng)用。不過，Tabachnyk的研究團隊接下的計劃是希望能找到一種新的有機材料，以期能完美地因應(yīng)傳統(tǒng)矽晶太陽能電池需要。

“我們的目標(biāo)是先開發(fā)出這種比傳統(tǒng)矽晶元件更高效率的混合型太陽能電池原型，”他說，“然后再進一步最佳化這項設(shè)計，以提高其轉(zhuǎn)換效率以及符合業(yè)界需求，例如易于處理以及更加長效等。同時，我們也正致力于將這種新發(fā)現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換過程用于其他技術(shù)上。”