由德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的化學(xué)家朱曉陽領(lǐng)導(dǎo)的團隊最新研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率可以顯著的增加。
通過應(yīng)用一種有機塑料半導(dǎo)體材料可能使一個陽光光子產(chǎn)生的電子數(shù)量增加一倍。塑料半導(dǎo)體太陽能電池生產(chǎn)有極大的優(yōu)勢，其中之一就是成本低。通過與分子設(shè)計和合成的強大功能相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)了令人興奮的太陽能轉(zhuǎn)換新方法，開啟了更高效率的太陽能轉(zhuǎn)換的大門。該項研究認(rèn)為太陽能電池轉(zhuǎn)換效率具有提升50%至100%的可能性。
最近一項研究發(fā)現(xiàn)，"太陽能發(fā)電比大多數(shù)分析師認(rèn)為的要便宜得多，"氣候進(jìn)展為進(jìn)一步太陽能發(fā)電價格削減鋪設(shè)了道路。像這樣的技術(shù)進(jìn)展也保證了2020年后期將進(jìn)一步實現(xiàn)太陽能發(fā)電價格的降低。這項科學(xué)研究是非常有技術(shù)性的，它"觀察了單線態(tài)裂變中的多激子狀態(tài)以及隨之而來的超速多電子轉(zhuǎn)移"。
當(dāng)前使用的硅太陽能電池的最大理論效率大約為31%，因為太陽能撞擊電池的能量過高而不能轉(zhuǎn)化為可用的電能。這種以"熱電子"形式存在的能量以熱能的狀態(tài)散失。捕獲熱電子可以大大將太陽能-電能的轉(zhuǎn)化效率增至66%。
朱曉陽和他的團隊先前就表明，利用半導(dǎo)體納米晶可以捕獲那些熱電子。他們在2010年《科學(xué)雜志》中就曾發(fā)表過該項研究，但是他說，基于該項研究進(jìn)行可行技術(shù)的實際執(zhí)行是非常具有挑戰(zhàn)性的。一方面，只有使用高度集中的陽光時才能達(dá)到66%的轉(zhuǎn)化率，并不只是通常的未經(jīng)加工的陽光打到太陽能電池板上就可以了。當(dāng)考慮設(shè)計一種新型材料或者設(shè)備的時候一系列新的問題就出現(xiàn)了。
為了規(guī)避這個問題，朱曉陽和他的團隊已經(jīng)找到了一種替代方法。他們發(fā)現(xiàn)，一個光子產(chǎn)生一個黑暗量子的"影子狀態(tài)"，從這里就可以有效地捕獲兩個光子，從而在五苯半導(dǎo)體中生成更多的能量。朱曉陽說，這種機制的開發(fā)可以在不需要聚焦太陽能光束的情況下就能將太陽能電池效率提升至44%。這將鼓勵太陽能技術(shù)更加廣泛的使用。