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美科學家制造出外量子效率超過100%的太陽電池

時間：2012-02-13

來源：網絡轉載

導語：美國國家可再生能源實驗室（NREL）的研究人員首次制造出外量子效率超過100%的太陽電池，即單位時間內流過太陽電池外部電路的電子數量，超過了單位時間內進入太陽電池的光子數量。

      美國國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員首次制造出外量子效率超過100%的太陽電池，即單位時間內流過太陽電池外部電路的電子數量，超過了單位時間內進入太陽電池的光子數量。外量子效率超過100%，意味著太陽電池吸收單個高能光子，會產生多個激子。這項成果發表在日前出版的《科學》雜志上多激子的產生是研究的關鍵，這是借助半導體量子點材料實現的。量子點材料可以將載流子限制在其微小體積內，獲取多余能量，防止能量以熱量形式散發，從而大大提高效率，將光子轉化為電能。
      研究人員此次達到的外量子效率為114%，他們采用了由抗反射鍍膜玻璃組成的電池，包括透明導電層，納米結構氧化鋅層，經過乙二硫醇和肼處理的硒化鉛量子點層，以及用于頂電極的黃金層。
      這項研究是低光照度條件下運行的量子點太陽電池的外量子效率首次突破100%。該電池在模擬陽光下的能量轉換效率達到4.5%。雖然這些太陽電池未經優化，因此表現出的轉換效率相對較低，但在太陽電池光電流中展示了多激子的生成仍然具有重要意義，這一結果為提高太陽電池效率開辟了一條新的未被探索過的路徑。
      該研究結果另一重要意義在于，它適合于此前采用時間分辨光譜測量多激子生成的方法，從而驗證了此前的多激子生成研究。如果考慮被電池光敏區域實際吸收的光子數量，從而對外量子效率進行修正，則結果與此前的研究能夠很好地吻合。在這種情況下，被確定的量子產率被稱為內量子效率。由于部分入射光子會被反射或被電池內非光電流生成區域所吸收，因此內量子效率比外量子效率要高。考慮到這些情況，該研究中內量子產率的峰值可達到130%。

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