外部量子效率高达190%，太阳能电池材料新候选者

darthracer · 2024-6-6 23:53

太阳能电池福利，美国科学家发现的全新量子材料，若用来制成太阳能电池的光活性层，平均光伏吸收率达80%，外部量子效率（EQE）更高达190%，远远超过硅基材料理论效率极限。

外部量子效率代表每一入射的光子能够转换成传输到外部电路电子的能力。美国理海大学物理学教授Chinedu Ekuma表示，团队成功在可持续发展能源解决方案开发上，达到重大里程碑，在不久之后即可重新定义太阳能效率和可及性。

团队借由把零价原子铜插入硒化锗（GeSe）和硫化锡（SnS）异质接面，开发出2D凡德瓦量子材料（van der Waals quantum material），设计出中间能隙态（intermediate band states），子带隙值为0.78和1.26 eV，可以有效吸收日照，并产生电荷载子，在红外光和可见光区域表现都很出色。

这种材料很适合应用在中间能带太阳能电池（IBSC），这种电池结构的理论效率高达63%。

团队也把新材料应用在太阳能电池中，并发现，此原型组件表现出80%的平均光吸收率、高光生载子产生率，以及在近红外线波长的外部量子效率（EQE）落在110%-190 %之间，且调整材料活性层的厚度可以在600至1200 nm波长范围内调节增强的光学活性和量子效率。

团队认为，该材料为提高太阳能转换效率提供了新的路径，是开发下一代高性能太阳能电池的候选者。虽说要集成到目前的太阳能板，还需要再研究和开发，但Ekuma认为，打造出该材料已经是一大步。