硅太陽(yáng)能電池中實(shí)現穩定“單線(xiàn)態(tài)裂分”效應

澳大利亞新南威爾士大學(xué)研究團隊在太陽(yáng)能技術(shù)領(lǐng)域取得重要突破：他們找到一種穩定的有機材料，可在硅太陽(yáng)能電池中實(shí)現“單線(xiàn)態(tài)裂分”效應。這項可將陽(yáng)光“一分為二”的新技術(shù)，有望顯著(zhù)提升光電轉換效率。相關(guān)成果發(fā)表于新一期《ACS能源快報》。

“單線(xiàn)態(tài)裂分”是一種獨特的物理過(guò)程，能讓一個(gè)光子分裂成兩個(gè)能量包，相當于把陽(yáng)光的能量“分拆使用”，從而把原本以熱形式浪費的光能轉化為額外電力。研究團隊表示，通過(guò)在硅電池表面疊加一層超薄有機分子層，入射的高能光子可在該層內發(fā)生裂分，生成兩個(gè)低能激發(fā)態(tài)，并向下方的硅層注入更多電荷，顯著(zhù)提高電流輸出。

目前，大多數商業(yè)化硅太陽(yáng)能電池的最高轉換效率約為27%，理論上限為29.4%。高能光子(如藍光)的能量常被浪費為熱。引入“單線(xiàn)態(tài)裂分”機制后，這部分損耗的能量可被重新利用，理論效率有望提升至45%。

此前國際研究團隊曾用四苯等分子實(shí)現裂分，但材料穩定性不足。此次團隊采用了雙吡咯并萘啶酮(DPND)，這種工業(yè)顏料類(lèi)有機材料具備優(yōu)異耐久性，能在空氣和潮濕環(huán)境下長(cháng)期穩定工作。研究已證明，DPND可與硅電池兼容，實(shí)現能量倍增。

團隊表示，這是首次在硅材料上用基于工業(yè)顏料的穩定有機分子實(shí)現單線(xiàn)態(tài)裂分。這些顏料在汽車(chē)涂料等領(lǐng)域已廣泛使用，說(shuō)明其化學(xué)穩定性足以滿(mǎn)足長(cháng)期戶(hù)外應用。該技術(shù)可通過(guò)在現有硅電池上“刷”上一層新材料實(shí)現集成。