MIT提升硅基太阳能电池最高效率到35%
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美国 MIT 研究者透过实验证实硅基太阳能电池总体效率不是 29.1%，新的理论最高效率
为35%。研究成果已发表在 Nature 期刊上。
传统的太阳能电池每个光子只能接触单个电子，即使光子携带了两倍所需的能量，仍只能
激发单一个电子，限制让硅基电池的最高太阳能转换效率之理论值为29.1％。MIT 和普林
斯顿大学的研究人员在过去几年中开发出了一种新的方法，可以提升绝对的理论最大转换
率，令其达到 35%。
这项技术的基本概念已经提出数十年，六年前 MIT 的研究团队首次透过有机太阳能电池
证明这一个概念的可行性，实现了让一个光子激发多个电子。但是，有机太阳能电池的转
换效率低于硅基太阳能电池，且要将电子由四苯层转移至硅基太阳能电池中并不容易。因
此，研究人员耗费了数年的努力，才在硅基太阳能电池上实现此概念。
将一个光子能量分给两个电子的关键是一种称为激子的特殊材料，为一种具有激发态的材
料。在激子材料内可透过能量包的方式传递能量，就类似电路中的电子一样的移动，但却
有着与电子完全不同的性质。激子材料内的能量包可以透过切割、结合的方式，改变能量
包的能量。光首先将能量转移给激子材料内的能量包，然后再透过单线程激子裂变的过程
，将能量包分成两个独立的能量包，每一个能量只仅具有原始激发态一半的能量，即可实
现一个光子将能量分给两个电子。
硅是一个非激子材料，因此要实现上述概念，最大的难处在于将能量与硅基太阳能电池耦
合。研究人员透过制造一种薄的中间层，实现了让硅基太阳能电池产生激子层的结构。研
究人员使用一种名为铪氧氮化物的材料，放置于四苯层和硅基太阳能电池间。只有几个原
子厚的铪氧氮化物形成一个漂亮的桥梁，最终使得单个高能光子可以触发硅基太阳能电池
内的两个电子，有效运用了蓝光和绿光内的能量。
目前新式的硅基电池转换效率仍未达到最大值，仍需要更多的研发。但此研究已证明了有
效耦合这两种材料的关键步骤。接下去只要持续优化，并提升稳定性与耐用性，将在数年
后成为新的商业应用。