NREL向开发“第三代”太阳能电池技术迈出重要一步-北极星太阳能光伏网

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美国国家可再生能源实验室(NREL)宣布了已证实太阳能电池上会有多激子产生(MEG：multipleexcitongeneration)现象的消息。在含有PbSe量子点的太阳能电池上，用从电极上取出的电子数与被吸收光子数之比定义的外量子效率为114±1%。这对于开发“第三代”太阳能电池技术，可谓是重要的一步。

截止目前，普通太阳能电池在光电转换时，相对于1个被吸收的光子只能产生1个电子空穴对(激子)。从1个激子可获得的最大电量取决于半导体材料的带隙。因此，能量小于带隙的光子对光电转换起不到作用，而能量远远大于带隙的光子即使被半导体吸收，也只能获得与带隙相应的电量。其他能量则变成热量而丧失。这称为“Shockley-Queisser极限”，是太阳能电池转换效率难以提高的原因之一。

而MEG是指当能量为带隙2倍以上的1个光子被材料吸收时，会产生两个以上激子的现象。如果能够应用于太阳能电池，则能够实现突破原来极限的高转换效率。如果对于某种波长的光，太阳能电池的内量子效率达到100%以上，则可证明该光发生了MEG。

此次，NREL研究人员ArthurJ.Nozik的研究小组，试制出了对于能量为3.44eV的紫外线，其内量子效率约为130%、外量子效率约为114%的量子点太阳能电池。由此证实了MEG可在太阳能电池中发生且能够有效利用。Nozik于1997年首次预测MEG现象能在半导体中发生，并一直在引领着MEG研究(本站报道)。论文中写道，以前也曾有研究证实太阳能电池的内量子效率超过100%，但在电子获取方面存在课题，因此外量子效率仍低。而此次的太阳能电池不仅内量子效率、外量子效率也大大超过100%，“这是表明MEG发生的决定性证据”(论文)。

证实了MEG的量子点太阳能电池，是在玻璃基板上依次层叠作为透明电极的ITO层、40～60nm厚的ZnO层、50～250nm厚的PbSe量子点层及Au电极而制成的。PbSe量子点是在化学溶液中制作的。内量子效率130%，是太阳能电池带隙为0.72eV时，与能量为3.44eV(波长约为360nm)的紫外线区域光子的比值。据称，可计算出，MEG本身约为带隙的2.6倍、即约1.9eV以上(波长约为653nm以下)的可见光也能够发生。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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