美國太陽能電池效率新突破

http://big5.ce.cn/gate/big5/intl.ce.cn/qqss/201010/18/t20101018_21898089.shtml

雖然研究人員一直在穩步提高太陽能電池的發電量，但他們卻面臨根本的限制，這是因為物理學涉及到把光子轉換為電子，而且是在半導體材料中進行的。現在，美國懷俄明大學University of Wyoming研究人員已證明，採用被稱作量子粒quantum dots的新型奈米材料，有可能超越這些極限，生產超效能太陽能電池。

太陽能電池的理論限度離不開數量上大幅度變化的陽光光子能量。其數量變化取決於光的顏色。無論接收到的光子多麼充滿活力，太陽能電池僅能把一個光子轉換成一個電子，而且是以既定數量的能量。任何多餘能量都會散失為熱量。科學家們假設，量子粒因其不尋常的電子屬性，可以把一些多餘能量轉換為電子。他們估計，這個方法可以使太陽能電池效率的理論最大值提高大約 50%。

最初測試這個想法是很令人鼓勵的，但沒有結論。研究人員們無法直接測量多餘的電子，因為這些電子存在時間太短暫，無法使它們離開材料進入電路。懷俄明大學研究人員所取得的關鍵進步，是改進了量子粒及其所附著的二氧化鈦電極的表面化學，創造了一種強有力的連接，使電子可以逃離量子粒，時間只有短短的萬億分之trillionths幾秒。這是第一次，研究者能夠直接測量太陽能電池中多餘電子的生產。

這一進展是很重要的，原因有兩個。首先，它表明，有可能使用多餘電子促進產生電流，這是必要的，如果這些電子要在太陽能電池中有任何作用的話。第二，測量表明，量子粒可更有效地產生多餘電子，超過一些研究者的想像，對某些波長的光而言，其效果大約是三倍，如果研究結果準確的話，伊蘭＆#8226;拉班尼 Eran Rabani說，他是特拉維夫大學Tel Aviv University化學教授。然而，這個性能仍不足以製造超效能太陽能電池，他說。布魯斯＆#8226;帕克孫Bruce Parkson是懷俄明大學化學教授，領導這項工作，他對此表示同意。“這不是最理想的。這只是第一步,”他說。

仍然存在兩大障礙，要不這一技術就可以用來製造超效能太陽能電池。帕克孫使用硫化鉛量子粒和水晶二氧化鈦電極，研究人員們需要嘗試量子粒和電極材料的其他組合，以發現一些組合，可以把更多光子轉換成許多電子。帕克孫說，他的新方法用於製造量子粒太陽能電池，有助於他們直接測試其他一些組合。

研究人員們還需要提高量子粒太陽能電池所能吸收的光的總量。在實驗電池中，量子粒層太薄，大多數光線透過都不會被吸收。帕克孫說，下一步可能就是使量子粒附著于一種多孔材料，這種材料具有較大的表面積，這就會使它們有更多的機會吸收光，同時還使電子可以很快逃離。