美國模擬證實可將太陽能電池效率提升至42%

據物理學家組織網1月29日（北京時間）報道，美國加州大學戴維斯分校的科研人員通過計算機模擬證實，利用特殊的硅BC8結構，能夠基于單個光子產生多個電子空穴對，大幅提升太陽能電池的轉換效率。相關研究報告發布在最新一期的《物理評論快報》上。

太陽能電池以光電效應作為基礎，當一個光子或是光粒子擊中單個硅晶體時，便會產生一個帶負電荷的電子以及一個帶正電荷的空穴，而收集這些電子空穴對就能夠生成電流。作為論文的合著者，該校化學系的朱莉亞加利表示，傳統的太陽能電池能基于每個光子產生一個電子空穴對，因此其理論最大轉換效率約為33%。而新途徑能夠基于單個光子產生多個電子空穴對，從而切實提升太陽能電池的效率。

科研人員借助勞倫斯伯克利國家實驗室的超級計算機模擬了硅BC8的行為，這種硅結構形成于高壓環境，但其在正常壓力下也很穩定。模擬結果顯示，硅BC8納米粒子確實基于單個光子生成了多個電子空穴對，即使當它暴露于可見光時亦是如此。

此次研究的主要作者、博士后研究員斯蒂芬魏博曼談到，這一途徑可使太陽能電池的最大轉化效率提升至42%，超越任何現有的太陽能電池，意義十分重大。事實上，如果利用拋物面反射鏡為新型太陽能電池聚集陽光，我們有理由相信，其轉換效率或可高達70%。他補充說道。

有些遺憾的是，通過與傳統的硅納米粒子相結合，目前制成的太陽能電池模型僅能在紫外線的照射下工作，還不能在可見光照射下正常工作。此前哈佛大學和麻省理工學院的科學家曾發表論文指出，當普通硅太陽能電池被激光照射時，激光所發出的能量或可營造出局部的高壓以形成硅BC8納米晶體。因此，施加激光或是化學壓力都可能使現有的太陽能電池轉化為高效的新型太陽能電池。