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全新材料可能会导致更便宜的太阳能电池

时间：2022-04-09 08:16:20 来源：

科学家可能已经找到了一种设计混合材料界面的途径，该界面能够将光高效转换为电流-这一突破可能会提高太阳能电池的性能并削减其制造成本。

堪萨斯大学的科学家本周在一项有关提高太阳能电池性能的新型材料和技术的最新科学研究之一中说，将有机半导体与最近发现的二维（2D）半导体相结合的突破性材料可以克服当前的局限性从有机半导体中产生自由电子和电荷的过程。

堪萨斯大学说，有机半导体是一种具有光学和电子特性的碳基材料，目前在产生自由电荷方面受到很大限制，这阻止了它们被广泛使用。

但是该大学的两个物理研究小组最近设法通过将有机半导体与单原子层的二硫化钼（MoS2）（一种最近发现的二维（2D）半导体）结合而产生自由电子。

堪萨斯大学物理与天文学副教授，其中一个研究小组的负责人陈伟伦在评论有机半导体本身的特性时说：

“所谓的自由电子在材料中自由游荡并导电，这种稀有电子很难通过光吸收而产生。这阻碍了这些有机材料在太阳能电池板等应用中的使用，因为用这些材料制成的电池板的性能通常很差。”

因此，KU研究人员专注于“释放电子”，这是开发用于太阳能电池，光传感器和许多其他光电应用的有机半导体的潜在突破。他们说，通过添加2D层，研究人员允许电子“逃离”空穴并自由移动。

堪萨斯大学说，由物理学和天文学教授Chan和Zhao Hui领导的研究小组的发现“将有助于发展如何设计景观以释放这种混合材料中的电子的一般原则。”

KU研究是最新发现，将来可能会导致太阳能电池的性能比以前认为的高得多。

最近的研究和实验导致了有机半导体和传统的硅基太阳能电池的发现。

本月初，德累斯顿应用物理和光子材料集成中心（IAPP）和德累斯顿工业大学先进电子中心德累斯顿（cfaed）的物理学家以及图宾根，波茨坦和美因茨的研究人员一起能够演示如何可以通过静电力来调节有机半导体膜中的电子能量。

在麻省理工学院，研究人员通过实验表明，硅电池中的光子可以被涡轮增压，以便“踢出两个电子而不是一个电子，从而为新型太阳能电池打开大门，效率比人们想象的要高。”

根据化学教授研究生Markus Einzinger本月早些时候发表的一篇论文，这些涡轮增压硅电池有可能提高太阳能电池产生的功率-从目前的理论最大值29.1％上升到最大值约35％。电气工程和计算机科学教授Marc Baldo的Moungi Bawendi，以及麻省理工学院和普林斯顿大学的八位其他人。

在宾夕法尼亚州立大学，研究人员发现2D钙钛矿材料具有独特的导电边缘态。

宾夕法尼亚州立大学在本周的新闻发布中说：“研究人员说，这些发现可以通过在设备内部提供额外的充电路径来提高太阳能电池和LED技术的性能。”

去年，宾夕法尼亚州立大学的研究人员发现，廉价且生产快速的一类称为卤化钙钛矿的材料的特性可能会导致更高效的PV材料替代传统的硅太阳能电池。

中国研究人员表示，2018年10月，他们开发了一种制造太阳能电池的新技术，可以使它们避免高温过程，从而使这些太阳能电池成本更低，效率更高。

同样在去年，来自柏林的Helmholtz-Zentrum（HZB）的研究人员说，他们已经尝试通过将有机分子层结合到太阳能电池中来提高硅太阳能电池的效率。他们说，由于硅太阳能电池的物理材料特性，这有可能取消29.3％的理论效率极限。

彭博新能源财经在去年年底的一份报告中说，成本下降已经使无补贴的陆上风能和太阳能成为包括印度和中国在内的世界上几乎所有主要经济体中最便宜的发电来源。

如果最近的突破中只有一两个成为可行的方式来大规模提高太阳能电池的性能，那么太阳能和可再生能源的发电将变得更加便宜和普及。


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