該團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)人、加州大學(xué)伯克利分校電子工程系教授艾利·雅布龍諾維奇說(shuō)：“演示結(jié)果表明：太陽(yáng)能電池發(fā)出的光子越多，產(chǎn)生的電壓和獲得的轉(zhuǎn)化效率越高。”
科學(xué)家們自1961年就知道，太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率存在著一個(gè)理論最大值：約為33.5%。但50年過(guò)去了，始終無(wú)人突破這一極限。2010年，科學(xué)家們讓平板單節(jié)點(diǎn)太陽(yáng)能電池（能吸收特定頻率光波）的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了26%。
為了獲得更高的轉(zhuǎn)化效率，雅布龍諾維奇團(tuán)隊(duì)基于吸光和發(fā)光之間的數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)，提出了上述設(shè)計(jì)理念。研究人員歐文·米勒表示，當(dāng)太陽(yáng)中的光子“襲擊”太陽(yáng)能電池內(nèi)的半導(dǎo)體時(shí)，電池會(huì)產(chǎn)生電。光子提供的能量會(huì)讓材料中的電子變得松散從而能自由移動(dòng)，但這一過(guò)程（發(fā)冷光過(guò)程）可能也會(huì)產(chǎn)生新光子。新式太陽(yáng)能電池背后的理念是：應(yīng)讓這些并不直接來(lái)自于太陽(yáng)光的新光子能容易地從電池中逃逸。米勒表示：“盡管這與直覺(jué)相悖，但從數(shù)學(xué)角度而言，使新光子逃逸會(huì)讓電池產(chǎn)生更多電壓。”
米勒解釋道：“從根本上而言，太陽(yáng)能電池的吸光和發(fā)光之間存在著熱力學(xué)關(guān)系。讓太陽(yáng)能電池發(fā)光，那么，光子就不會(huì)在太陽(yáng)能電池內(nèi)”失去”，就會(huì)增加太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電壓。發(fā)光越好的太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電壓越高，轉(zhuǎn)化效率也越高。”米勒表示，盡管冷光發(fā)射過(guò)程會(huì)增加電壓這一理論并不新鮮，但從沒(méi)有人想過(guò)用其來(lái)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池。
雅布龍諾維奇說(shuō)，他參與創(chuàng)辦的阿爾塔設(shè)備公司去年使用新概念設(shè)計(jì)出的一種由砷化鎵制成的太陽(yáng)能電池模型就取得了高達(dá)28.3%的創(chuàng)紀(jì)錄轉(zhuǎn)化效率。該進(jìn)展應(yīng)部分歸功于他們?cè)谠O(shè)計(jì)電池時(shí)，也讓光能盡可能容易地從電池中逃逸，他們使用的技術(shù)包括改進(jìn)電池背面，確保產(chǎn)生的光子被反射回材料中，從而產(chǎn)生更多電力。
雅布龍諾維奇希望能利用最新技術(shù)，讓太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率超過(guò)30%。該研究適用于各種類(lèi)型的太陽(yáng)能電池，有望讓整個(gè)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域大大受益?？茖W(xué)家們將在5月6日至11日于加州舊金山舉辦的激光器和電子設(shè)備大會(huì)上宣讀最新成果。
