非晶硅太阳能电池效率创新纪录

采用光化学变频，使两个低能红色光子在电池中结合，形成一个高能黄色光子，这就可以被捕捉，然后转化为电子。

低成本太阳能电池适合用作屋顶电池板，可以达到破纪录的40％的效率，这是因为一项早期的突破，是悉尼大学（University of Sydney）研究人员和他的德国合作伙伴做出的。



左起：蒂姆•施密特教授和他的研究伙伴克劳斯•利普斯（Klaus Lips）博士在亥姆霍兹材料和能源中心，他们在太阳能电池技术上取得了一项突破。
来源：悉尼大学

借助澳大利亚太阳能研究所（Australian Solar Institute）的支持，悉尼大学化学学院的提姆•施密特（Tim Schmidt）教授携手亥姆霍兹材料与能源中心（Helmholtz Centre for Materials and Energy），开发出一种“太阳能电池涡轮增压器”（turbo for solar cells），称为光化学变频（photochemical upconversion），可以把通常丢失在太阳能电池中的能量转变成电力。

这一发现已发表在《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）杂志上。

蒂姆•施密特教授说，使用变频技术这一工艺，可利用的这部分太阳光谱，目前未被太阳能电池使用，这就不需要耗巨资重新开发太阳能电池。

施密特教授说：“我们可以提高效率，只需要使两个低能红色光子在电池中结合，形成一个高能黄色光子，这就可以捕捉光线，然后转化为电能。”

“我们现在有了一个性能基准，可用于这种上变频太阳能电池。我们需要提高几倍，但是，路径现在是明确的。”

澳大利亚太阳能研究所（Australian Solar Institute）执行主任马克•拓代尔（Mark Twidell）说，这是成功合作的一个极好的范例，就是领先的澳大利亚和德国太阳能研究人员之间的合作。

“总之，澳大利亚和德国可以加速太阳能技术的商业化步伐，降低太阳能发电的成本，”拓代尔先生说。

“这就是为什么澳大利亚太阳能研究所（Australian Solar Institute）支持两国之间的合作，他们有澳大利亚-德国联合太阳能研究和发展计划（Australia-Germany Collaborative Solar Research and Development Program）。”

更多信息：他们的论文《改善捕光的非晶硅太阳能电池采用光化学变频》（Improving the light-harvesting of amorphous silicon solar cells with photochemical upconversion）发表在澳大利亚最近一期的《能源与环境科学》杂志上。

论文摘要说：“单阈值太阳能电池具有根本上的局限性，因为它们只能利用超过一定能量的光子。利用低于阈值的光子，重新辐射这种能量，形成较短的波长，这样就可以提高这些设备的效率。我们报告的是，可以提高捕光效率的氢化非晶硅（a-Si:H：hydrogenated amorphous silicon）薄膜太阳能电池，这是因为可以采用背部变频器，依靠的是有机分子的致敏三线态-三线态-湮灭（triplet–triplet-annihilation）。低能量光在600-750纳米的范围，可转换为550-600纳米的光，这要采用非相干光化学工艺。峰值效率的提高是（1.0±0.2）％，在720纳米测量的辐照相当于（48±3）的太阳光（AM1.5）。我们讨论这些途径，研究适应光化学变频，用于不同的单阈值器件。”

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