新设计成果可大幅提升光子吸收效率

发布：cyqdesign 2023-03-07 11:47 阅读：1324

据媒体报道，一个国际研究团队开发了一种全新的中间带太阳能电池（IBSC）设计，其中包括量子棘轮（QR）半导体纳米结构。据报道，这种新元素能够在更长的时间范围内存储光电子，从而实现更高效的光子吸收。

众所周知，太阳能电池是利用太阳能的最有效和最直接的方式。这类电池已经从晶体硅太阳能和薄膜太阳能电池发展到第三代新型太阳能电池。而IBSC因其具有最高的理论转化效率（63.2%）备受科学家们的广泛关注，是第三代太阳能电池中最为热门的一种。

据了解，IBSC的主要原理为在吸收材料的主带隙中插入中间带以实现三光子吸收过程，其特点是既可吸收可见光区的高能光子，也可吸收红外区的低能光子，从而提升光转换效率、超过单带隙太阳能电池的Shockley-Queisser极限——具有单个p-n结的太阳能电池可以达到的最大理论效率。

科学家们说，过去的研究已经开发了在低温下使用量子阱超晶格（QWSL）的QR-IBSC设备。而在这种电池结构的基础上，全新设计又增加了“棘轮带”（RB）状态的寿命（与存储光电子的时间长度有关），并使电池在室温下工作成为可能。

来自英国帝国理工学院和澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）的科学家们开发了这种新型IBSC，他们的最新研究成果已于近期发表在了“RRL Solar”杂志上。他们说，新设计代表了IBSCs领域的重大进展。

根据研究人员的说法，新设计的RB状态寿命比其他同类电池提高了7个数量级。在提议的电池配置中，他们在QWSL的最终量子阱和由铝、镓和砷化物（Al0.3Ga0.7As）组成的宽层之间插入额外的2纳米厚的砷化铝（AlAs）薄膜，作为传导带（CB）。

未来，研究人员们将把精力放在开发下一代的设备上，使其带隙更好地匹配太阳光谱，进一步提高光子捕获效率。

关键词：太阳能电池光子

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