西班牙馬德里康普頓斯大學(Universidad Complutense de Madrid)的研究人員希望利用不同材料提升SQ極限,達到更高發電效率。
編譯/Elisa
計算太陽能電池將能量轉換成電力的多寡上限,可以透過肖克利-奎伊瑟極限(Shockley Queisser, SQ)理論,將單一p-n接面(p-n junction)上的光子(photon)能量及太陽能電池的損耗列入計算。而太陽能電池的SQ極限取決於製造材料,以矽為例,能隙(bandgap)為1.3eV,SQ 極限為 33.7%。也就是說,就算在最佳情況下,目前達到史上最高品質的太陽能電池,還是有77.3的陽光無法完全利用。
太陽能電池材料決定轉換效率
西班牙馬德里康普頓斯大學(Universidad Complutense de Madrid)的研究人員希望利用不同材料提升SQ極限,達到更高發電效率。他們花了超過15年,利用磷化鎵 (Gap) 和鈦 (Ti)製造了一種中間能帶(intermediate band)太陽能電池,在550 nm 及以上的波長下轉換效率可預計達到60%,目前在全世界創下首例。
新太陽能電池轉換率測試達60%
科學家選擇能隙為2.26 eV的磷化鎵,開發出一個1平方公分大小的太陽能電池,並使用金和鍺作為金屬接觸電極,鈦吸收層(absorber)的厚度則不超過50奈米。經過一連串透射係數(transmittance)和反射率(reflectance)測量實驗後,研究人員發現,新型太陽能電池加強吸收550 nm以上波長的光,理論上,太陽能轉換成電力效率潛力可達60%。團隊也希望盡快製造出太陽能電池原型,未來還打算試著以不同方式運用鈦,解決太陽能構造問題。
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