混合型太陽(yáng)能電池或?qū)?shí)現(xiàn)95%轉(zhuǎn)換效率

英國(guó)劍橋大學(xué)(University of Cambridge)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室(Cavendish Laboratory)的研究人員們最近開(kāi)發(fā)出一種新的混合型太陽(yáng)能電池，據(jù)稱可使能效提升95%或更高。英國(guó)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(yáng)能電池上的有機(jī)配方，期望能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)難以企及的近100%能效目標(biāo)。

高能量的可見(jiàn)光被一種特殊有機(jī)涂料吸收，其所產(chǎn)生的配對(duì)三重線態(tài)則由無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池有效吸收。

(來(lái)源：Maxim Tabachnyk，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室)

當(dāng)今的矽晶太陽(yáng)能電池在理論上可達(dá)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(shí)驗(yàn)室的其他研究人員們希望能開(kāi)發(fā)出一種有機(jī)薄膜電池，能夠?qū)⒗速M(fèi)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(yáng)能電池基本上就使得能量轉(zhuǎn)換效率受到限制，因?yàn)樗盏哪芰恐杏性S多都是高能量光源，由于過(guò)熱而浪費(fèi)掉了，”Tabachnyk表示，“我們于是在傳統(tǒng)的矽晶太陽(yáng)能電池上涂覆有機(jī)涂層，希望能將高能量的輸入光子分散成兩個(gè)三重線態(tài)激子，并使其電子轉(zhuǎn)換成矽。”

透過(guò)利用超短雷射脈沖轉(zhuǎn)化為有機(jī)并五笨，研究人員們采用雷射光譜在有機(jī)/無(wú)機(jī)介面表征超快速過(guò)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(gè)高能量光子的確存在兩個(gè)電子的結(jié)果，而非一般的每光子一個(gè)電子。這證實(shí)了在熱產(chǎn)生時(shí)浪費(fèi)的最高能量光子也可以用于轉(zhuǎn)化為兩個(gè)激子配對(duì)，而使非有機(jī)太陽(yáng)能電池可轉(zhuǎn)化成兩個(gè)電子的概念。

卡文迪什實(shí)驗(yàn)室目前也致力于開(kāi)發(fā)除了太陽(yáng)能電池以外的其他應(yīng)用。不過(guò)，Tabachnyk的研究團(tuán)隊(duì)接下的計(jì)劃是希望能找到一種新的有機(jī)材料，以期能完美地因應(yīng)傳統(tǒng)矽晶太陽(yáng)能電池需要。

“我們的目標(biāo)是先開(kāi)發(fā)出這種比傳統(tǒng)矽晶元件更高效率的混合型太陽(yáng)能電池原型，”他說(shuō)，“然后再進(jìn)一步最佳化這項(xiàng)設(shè)計(jì)，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(zhǎng)效等。同時(shí)，我們也正致力于將這種新發(fā)現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程用于其他技術(shù)上。”