化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
電池行業利好 新材料大幅提升太陽能電池量子效率
2024年04月15日 13:49:32
來源：化工儀器網 點擊量：5335
據最新一期《科學進展》雜志報道，美國理海大學研究人員開發出一種新材料，可大幅提高太陽能電池板效率。使用該材料作為太陽能電池活性層的原型表現出80%的平均光伏吸收率、高光生載流子生成率以及高達190%的外量子效率。
【化工儀器網 行業百態】太陽能電池，是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片，又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，它只要被滿足一定照度條件的光照度，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產生電流。在物理學上稱為太陽能光伏，簡稱光伏。太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。以光伏效應工作的晶硅太陽能電池為主流，而以光化學效應工作的薄膜電池實施太陽能電池則還處于萌芽階段。
據最新一期《科學進展》雜志報道，美國理海大學研究人員開發出一種新材料，可大幅提高太陽能電池板效率。使用該材料作為太陽能電池活性層的原型表現出80%的平均光伏吸收率、高光生載流子生成率以及高達190%的外量子效率。這一指標遠遠超過了突破硅基材料的肖克利-奎瑟理論效率極限，并將光伏量子材料領域推向新高度。
研究人員表示，這項工作代表著在理解和開發可持續能源解決方案的一次重大飛躍。未來，這種創新方法將重新定義太陽能的效率和可及性。該材料效率的提升很大程度上歸因于獨特的“中間能帶態”，即位于材料電子結構內的特定能級。這使其成為太陽能轉換的理想選擇。這些態的能級處于最佳子帶隙內(材料可有效吸收太陽光并產生載流子的能量范圍)，約為0.78至1.26電子伏特。此外，該材料在電磁波譜的紅外和可見光區域具有高吸收水平。
在傳統太陽能電池中，最大EQE為100%，代表從太陽光吸收的每個光子產生并收集一個電子。然而，過去幾年開發的一些先進材料和結構已經證明能夠從高能光子中產生和收集多個電子，也就是說EQE可以超過100%。雖然這種多重激子產生材料尚未廣泛商業化，但它們具有極大提高太陽能系統效率的潛力。
在新材料中，“中間能帶態”能夠捕獲傳統太陽能電池失去的光子能量。研究人員利用“范德華間隙”，即層狀二維材料之間的原子級小間隙，開發了這種新型材料。這些間隙可以限制分子或離子，材料科學家通常使用它們來插入或嵌入其他元素，以調整材料特性。
為了開發新材料，研究人員將零價銅原子插入到由硒化鍺和硫化錫組成的二維材料層之間。隨后，他們開發出可作為概念證明的原型。結果發現，其快速響應和提高效率有力地證明了銅插層作為量子材料在光伏應用中的潛力，這為提高太陽能轉換效率提供了一條新途徑。
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
近日，廣東省科學技術廳擬對“空地一體化連續變量量子保密通信示范網絡”等20個項目予以終止。現公示項目相關情況(見附件)，公示時間為...2025-07-10 10:31:45
-
為維護國家安全和利益，履行防擴散等國際義務，商務部決定將漢翔航空工業股份有限公司等8家中國臺灣地區實體列入出口管制管控名單。2025-07-10 09:54:48
-
今年1—6月，我國新批準建立國家標準物質524項，同比增長78.8%，涉及研制單位51家。其中，國家一級標準物質31項，占比5.9...2025-07-09 15:27:33
-
近日，國家發展和改革委員會安排超3000億元支持2025年第三批“兩重”建設項目。至此，今年8000億元“兩重”建設項目清單已全部...2025-07-09 11:20:11
-
國儀之光，破局時刻 | analytica China 2026 早鳥優惠倒計時60天！
第十三屆慕尼黑上海分析生化展(analytica China 2026)將于2026年11月16-18日在上海新國際博覽中心N1-...2025-07-08 18:54:07 -
浙江省科學技術廳發布《省實驗室、省技術創新中心補助資金管理辦法(征求意見稿)》。公開征求意見時間：2025年7月4日至2025年7...2025-07-08 15:21:42
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
