加利福尼亚州大学戴维斯分校研究人员发现,使用一种异国硅材料可以大幅提高太阳能电池的转换效率。
据报道,研究人员对此进行了计算机仿真模拟,并将研究论文发布在2013年1月25日的世界闻名的物理学顶级学术期刊物理评论快报(Physical Review Letters)上。
加州大学戴维斯分校化学教授论文作者之一Giulia Galli表示,传统太阳能电池可生产电子穴对传入光子。理论上,最高转换效率可达33%。如今这一新途径可以提升转换效率,每个光子可产生一个以上的电子穴对。
最高转换效率可提升至42%
加州大学戴维斯分校博士后研究员Stefan Wippermann表示:“该方案可令电池的转换效率提升至42%,远超当前太阳能电池的转换效率。这可是一个大事件。”
Wippermann补充道:“事实上,我们有理由相信如果抛物柱面镜被采用,将太阳光集中在这类新型太阳能电池中,转换效率可达70%。”
研究人员预测,这类名为硅BC8的硅结构是在高压下形成,在常压下趋于稳定。高压之下,更类似于金刚石的碳结构,但在常压下呈稳定状态。
这一计算机仿真实验由劳伦斯柏克莱实验室(Lawrence Berkeley Laboratory)旗下国家能源研究科学超级计算中心运行,获得1000万小时的超级计算机时间。
模拟结果显示,当暴露于可见光之下,硅BC8的纳米粒子确实可以产生令每个光子产生多个电子穴对。
加州大学戴维斯分校物理教授本论文作者之一Gergely Zimanyi表示:“这不仅仅是一个学术实验。据Harvard-MIT论文显示,当普通硅太阳能电池受到激光照射,可产生的能源足以产生压力形成BC8的纳米晶体。因此,现有太阳能电池的激光或化学压力处理很可能会制造出效率更高的电池。”