刚刚宣布了在太阳能电池技术领域中潜在的非常重要的发展。麻省理工学院的研究人员成功地证明了一种技术，该技术可以使光子使两个电子松动，而不仅仅是通常的一个电子。该演示为太阳能电池打开了大门，在不久的将来其效率将超过30％，并有可能远远超过Shockley-Queisser效率“极限”的34％。
图片来源：克里斯汀·丹尼洛夫（Christine Daniloff）/麻省理工学院
在过去的几十年中，肖克利-奎塞尔效率极限为34％被认为是单个优化的半导体结所希望达到的最大值。但是根据麻省理工学院的新闻稿，这个限制很快就会被证明是无关紧要的。
麻省理工学院电气工程学教授马克·巴尔多（Marc Baldo）表示，自1960年代以来就一直了解这项新技术的原理，但直到现在仍未成功地付诸实践。新闻稿说，研究团队“首次能够成功地完成了这一想法的'原理证明'，这被称为单重态激子裂变”。
通常，在光伏（PV）电池中，一个光子只会敲击一个松散的电子，然后利用该松散的电子提供电流。敲开电子后，无论光子剩余多少能量，电子都将作为废热而损失。但是现在，利用新技术，多余的能量被用来敲打两个电子，而不是一个电子，这也减少了废热。这使得系统效率更高。
研究人员指出，这已经在某种程度上完成了：“其他人以前已经'分裂'了光子的能量，他们是利用紫外线来实现的，紫外线是地球表面太阳光中相对较小的一部分。这项新工作是首次利用可见光完成这项壮举，为太阳能光伏板的实际应用铺平了道路。”
所有这些都可以通过使用称为并五苯的有机化合物来实现。一段时间以来，人们已经知道这种材料能够从一个光子中产生两个激子，但是直到现在，这种知识还没有成功地将其并入PV技术中，从而使每个光子的电子撞击量超过了电子。
到目前为止，由于这只是原理的第一个证明，因此该系统尚未针对效率进行优化-目前约为2％。但是据研究人员称，这应该很简单，而且似乎没有障碍。
如今，最顶级的商用太阳能电池板通常以约25％的效率达到顶峰，“但利用单线裂变的硅太阳能电池应可使其效率达到30％以上，” Baldo说。
值得注意的是，就这项技术而言，成本可能不会成为问题，因为它只是放置在典型太阳能电池上的廉价涂层。乍一看，似乎没有多少潜力可以阻止这项技术。
加州大学里弗赛德分校的化学教授克里斯托弗·巴丁（Christopher Bardeen）（未参与此项研究）说，这项“非常重要”的工作“代表了将奇异的光物理过程（裂变）整合到真实装置中的第一步。这一成就将有助于使该领域的工作人员确信该过程具有将有机太阳能电池效率提高25％或更多的真正潜力。”
这项新研究刚刚在本周的《科学》杂志上发表。
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