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特殊硅结构可基于单光子产生多个电子空

时间:2016-08-17 16:53:10 编辑: 系统管理员????来源:

  美国加州大学戴维斯分校的科研人员通过计算机模拟证实,利用特殊的“硅BC8”结构,能够基于单个光子产生多个电子空穴对,大幅提升太阳能电池的转换效率。相关研究报告发布在最新一期的《物理评论快报》上。
   太阳能电池以光电效应作为基础,当一个光子或是光粒子击中单个硅晶体时,便会产生一个带负电荷的电子以及一个带正电荷的空穴,而收集这些电子空穴对就能够 生成电流。作为论文的合著者,该校化学系的朱莉亚·加利表示,传统的太阳能电池能基于每个光子产生一个电子空穴对,因此其理论最大转换效率约为33%。而 新途径能够基于单个光子产生多个电子空穴对,从而切实提升太阳能电池的效率。
    科研人员借助劳伦斯伯克利国家实验室的超级计算机模拟了硅BC8的行为,这种硅结构形成于高压环境,但其在正常压力下也很稳定。模拟结果显示,硅BC8纳米粒子确实基于单个光子生成了多个电子空穴对,即使当它暴露于可见光时亦是如此。
    此次研究的主要编辑、博士后研究员斯蒂芬·魏博曼谈到,这一途径可使太阳能电池的最大转化效率提升至42%,超越任何现有的太阳能电池,意义十分重大。 “事实上,如果利用抛物面反射镜为新型太阳能电池聚集阳光,大家有理由相信,其转换效率或可高达70%。”他补充说道。
    有些遗憾的是,通过与传统的硅纳米粒子相结合,目前制成的太阳能电池模型仅能在紫外线的照射下工作,还不能在可见光照射下正常工作。此前哈佛大学和麻省理 工学院的科学家曾发表论文指出,当普通硅太阳能电池被激光照射时,激光所发出的能量或可营造出局部的高压以形成硅BC8纳米晶体。因此,施加激光或是化学 压力都可能使现有的太阳能电池转化为高效的新型太阳能电池。


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