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需要经过转化才能成为我们普遍使用的电能。物理学原理告诉我们，能量转化过程必然会带来能量损失。于是，将太阳能直接转化为电能的课题因此提上了日程。那么，太阳能是否可以直接转化为电能?这种转化过程又与
没有拿到被称为科学界至高荣誉的诺贝尔奖(诺贝尔奖从不颁发给有争议的发现，而对相对论的讨论和争议至今仍未停歇)。爱因斯坦荣获1921年诺贝尔物理学奖得益于其对光电效应的创造性解释。他提出，光是由光子

University)化学与生物物理动力学中心主任兼化学教授Claudia Turro领导。Turro表示："我们的想法是利用太阳光子，将其转化为氢气。简而言之，我们利用来自阳光的能源，并将其存储在化学键中
，以便日后使用。"光子是阳光的基本粒子，包含能量。研究人员首次证明，可以从太阳光的整个可见光光谱(包括低能量红外光谱，也是太阳光光谱的一部分，以前很难收集该光谱的能量)中收集能量，并迅速且有

充分利用太阳能并将其存储为化学能以备后用，其对太阳能的利用效率更可比当前提升50%左右。该研究团队指出，新型催化剂可以使用来自太阳的光子并将其转化为氢。光子是包含能量的太阳光基本粒子，该催化剂从太阳光
谱中收集的能量，包括从前很难收集到的低能量的红外光。该制备系统能够使分子处于激发态，在该状态下其吸收光子并能够存储两个电子以产生氢，这一过程既快速又高效。据介绍，将两个电子存储在源自两个光子的单个

了能量远大于禁带宽度的入射光子在跃迁后的热损失。因此，多结砷化镓太阳能电池是目前光电转换效率最高的太阳能电池，近几年，美国 Spectrolab 研究小组研制的多结聚光砷化镓太阳能电池在
AM0 条件下光电转换效率突破了40%。目前，任何一种太阳能电池只能吸收能量大于电池材料禁带宽度的入射光子。由于太阳的光谱范围非常宽，但是任何单一的半导体材料由于受到禁带宽带的限制，只能吸收非常窄

中的复合速度无法降至200cm/s以下，致使到达铝背层的红外辐射光只有60-70%能被反射，产生较多光电损失，因此在光电转换效率方面具有先天的局限性;而PERC技术通过在电池背面附上介质钝化层，可以
较大程度减少这种光电损失，从而提升光伏电池1%左右的光电转换效率。PERC是电池和组件组装方面的一项创新。发展之路并不平坦 PERC电池最早起源于上世纪八十年代，1989年由澳洲新南威尔士大学的

而来。常规BSF电池由于背表面的金属铝膜层中的复合速度无法降至200cm/s以下，致使到达铝背层的红外辐射光只有60-70%能被反射，产生较多光电损失，因此在光电转换效率方面具有先天的局限性;而
PERC技术通过在电池背面附上介质钝化层，可以较大程度减少这种光电损失，从而提升光伏电池1%左右的光电转换效率。与需要在晶体层面突破的另一种电池 - 钙钛矿光伏相比，PERC是电池和组件组装方面的一项创新

一直以来，光伏行业都认为硅电池的光电转化理论效率为29%，组件效率不会超过25%，除非采用多结、异质结、聚光等技术。因为在入射光的能源中，20%至30%为透射损失，约30%为量子损失，约10%为
载流子复合、表面反射损失及串联电阻损失等。然而，美国研究人员日前的最新研究发现，通过实现硅、碳基分子的能量转移，有望大幅突破硅电池理论转化效率极限。这一突破性的发现对量子计算中的信息存储、光电转换和

提高太阳能转换效率的路途困难重重，其中一项难题便是太阳能材料没法吸收全部的光，有一部分的光能会以热的形式损失，进而降低性能，对此，最近美国科学家透过添加有机化合物材料，成功吸收并转换钙钛矿太阳能电池
只能将 20% 入射阳光转换成电能，其余的 80% 都浪费或变成无用反伤的热能。太阳能板无法吸收所有能量，若是光能小于半导体材料能隙，就无法将电子推送到导带，也不能产生电力;当光子的能量大于半导体

提高太阳能转换效率的路途困难重重，其中一项难题便是太阳能材料没法吸收全部的光，有一部分的光能会以热的形式损失，进而降低性能，对此，最近美国科学家透过添加有机化合物材料，成功吸收并转换钙钛矿太阳能电池
% 入射阳光转换成电能，其余的80% 都浪费或变成无用反伤的热能。太阳能板无法吸收所有能量，若是光能小于半导体材料能隙，就无法将电子推送到导带，也不能产生电力;当光子的能量大于半导体的能隙，半导体

2.3 eV之间灵活调节，使它成为非常理想的叠层电池子电池材料。叠层电池由一个高带隙子电池和一个低带隙子电池组成。低带隙子电池拓宽了太阳光光子的利用率;高带隙子电池减少了半导体捕获高能光子后电子
跃迁后驰豫过程的热能损失。因此叠层电池具有比单结电池更高的极限光电转化效率。得到高效率的叠层太阳能电池的关键之一是在温和条件下制备透明电极，即在不伤害底层材料的前提下，制备兼具高导电性和高透光性的电极

。光电效应原来图太阳能波长对电子能源的影响爱因斯坦对光电效应的解释有助于建立光的量子模型。每个光束，称为光子，都是由振动频率决定的特性能量。光子的能量(E)由普朗克定律计算出： E
= hf，其中 f 是频率，h 是普朗克的常数(6.626 10^(34) 焦耳∙秒)。尽管光子具有粒子性质，但它也具有波的特性，对于任何波，其频率是其波长的倒数(此处用w表示)。如果光速为 c

60-70%能被反射，产生较多光电损失，因此在光电转换效率方面具有先天的局限性;而PERC技术通过在电池背面附上介质钝化层，可以较大程度减少这种光电损失，从而提升光伏电池1%左右的光电转换效率。与需要
。PERC电池的实验室制备，采用了光刻、蒸镀、热氧钝化、电镀等技术。 PERC技术的优势来源在传统的光伏电池中，有铝金属化层，它在电池背面的整个区域进行接触。光子进入电池并激发电子 - 这些电子

而来。常规BSF电池由于背表面的金属铝膜层中的复合速度无法降至200cm/s以下，致使到达铝背层的红外辐射光只有60-70%能被反射，产生较多光电损失，因此在光电转换效率方面具有先天的局限性;而PERC
技术通过在电池背面附上介质钝化层，可以较大程度减少这种光电损失，从而提升光伏电池1%左右的光电转换效率。与需要在晶体层面突破的另一种电池 - 钙钛矿光伏相比，PERC是电池和组件组装方面的一项创新

继续推进。硅太阳能电池目前在市场上占主导地位，但电池的转化效率限制很大。1961年，科学家就发现太阳能电池最明显的缺陷是高能光子会产生不必要的热量。因此，传统的硅太阳能电池只能将30%的太阳能辐射转化成
电能，还远远不能说完美。克服这一障碍的策略包括：将不同的太阳能电池串联成组件，或者在转换成电能之前找到分离光子能量的方法。 Einzinger及其同事发现，太阳能高能光子的吸收过程会产生高能激发效应

射在太阳能电池上时电池中存在电荷载体的数量，可有效提升太阳能电池的性能。科学家们表示这一电压值很有意思，因为它显示了重组过程中太阳能电池能量的损失(当太阳能电池中的电荷载体从激发状态回到正常状态时
发生能量损失)。移动电荷载体保持激发状态的时间取决于所使用的材料和界面，可以使用不同的制造技术来开发。激发电子所需的最小能量 - 带隙 - 也会对开路电压产生影响，但通常来讲无法提高效率。因此

团队则采用培育出的细菌作为高效转换光能的材料;而加州理工学院的工程师则是利用纳米光子操作技术和热电技术开发出了一种光探测器，以此提升太阳能采集的效率。近日，针对这一问题，上海交通大学太阳能研究所沈
文忠教授及其团队也借助纳米技术给出了自己的研究解决方案。研究团队指出：由于地球的自转和公转，太阳光对太阳电池器件的入射角在不同季节和一天的不同时刻都是不一样的，一般随着入射角的增大，反射光损失会越

的晶体结构中的微小缺陷(称为陷阱)可能导致电子在其能量被利用之前卡住。电子在太阳能电池材料中移动越容易，将光子，光粒子转换成电能的材料就越有效。在钙钛矿太阳能电池和LED中，你往往会因缺陷而失去
应用湿度和光线使得钙钛矿太阳能电池更加发光，如果你想要高效的太阳能电池，这一特性非常重要，现任剑桥卡文迪什实验室的斯特兰克斯说。我们已经看到发光效率从1%增加到89%，我们认为我们可以将它一直提升到100%，这意味着我们可以没有电压损失 - 但仍有许多工作要做。