据Slashdot 9月27日引述Interesting Engineering的报道,荷兰格罗宁根大学研究人员发现,锡基钙钛矿太阳能电池能将高能“热电子”的热损失过程减缓约1000倍,使额外能量以纳秒而非皮秒尺度留存,理论上为突破33%的太阳能电池效率上限提供可能。

报道称,阳光照射太阳能面板时,光子会激发电子,其中能量最高的光子会产生高能热电子。正常情况下,这些高能粒子会在万亿分之一秒的若干分之一内迅速冷却,在离开电池前就把额外能量以废热形式释放掉。格罗宁根大学光物理与光电子学教授Maria Antonietta Loi参与的团队搭建了实验装置,并使用锡基钙钛矿这种特殊太阳能电池材料,把热损失减缓了1000倍。原本在皮秒内消失的额外能量,得以在纳秒尺度上停留。

为解释这一结果,Koster和博士生Tim Faber构建数字模拟,从量子层面分析过程,发现了一种双作用机制。模拟结果与实验室观测到的纳秒级延迟一致。研究人员认为,这类材料可用于制造新一代超高效太阳能电池。锡基金属卤化物钙钛矿是无毒、环保的晶体材料,适合高性能太阳能转换;其电子质量异常低,电荷移动速度快,并能较长时间保留额外热能。宽光谱吸收、高效电荷移动和较长能量保留时间,使其成为下一代太阳能电池的候选材料。

研究团队在公告中表示,仍有许多问题需要回答,但理论上,这一发现可能让人类制造出更高效的太阳能电池,超越33%的理论极限。