大连化物所发现光电-热电耦合效应可提升太阳电池效率

 传统太阳电池能量转换效率受限于Shockley-Queisser理论极限，其长波区光子难以被光电转化利用。目前，如何利用长波区的能量来高效利用太阳全光谱能量是相关领域的研究难点之一。

针对上述问题，中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员李灿团队提出了光电-热电双效应耦合思路。研究人员基于钙钛矿材料热电性质和低热导率特性，在电池内部构建垂直温度梯度（ΔT），激发热电效应，进而将长波区红外光热能转化为电能。同时，短波区光子通过光伏效应将其转换为电能，以期实现太阳全光谱能量的利用。进一步，研究通过调控太阳电池结构与载流子传输特性，验证了光生载流子（光电效应）与热扩散载流子（热电效应）的耦合效应。结果表明，基于FAPbI₃的太阳电池在耦合热电效应后，能量转换效率从基准值25.65%提升至27.17%（ΔT=10℃）。这一结果初步验证了光电-热电双效应耦合策略在提升太阳电池性能方面的可行性。

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该研究发现了光伏效应与热电效应耦合机制，实现了长波红外光热能利用，提升太阳电池能量转换效率至27%以上，为发展高效太阳电池提供了新思路。

近日，相关研究成果以Synergistic Cooperation between Photovoltaic and Thermoelectric Effects in Solar Cells为题，发表在《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会等的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D5EE01548K