利哈伊大学新型材料让太阳能电池效率突破190%

利哈伊大学新型材料让太阳能电池效率突破190%

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https://www.sohu.com/a/770893734_114835

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https://techxplore.com/news/2024-04-quantum-material-efficiency-solar-cells.html

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https://www.stdaily.com/index/kejixinwen/202404/c412853e5bed4d6890e2b5d7943f9c4d.shtml

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https://assets.msn.cn/content/view/v2/Detail/zh-cn/BB1lxICf

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https://www.eurekalert.org/news-releases/1040344

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https://www.pv-magazine.com/2024/04/11/new-quantum-solar-cell-material-promises-external-quantum-efficiency-of-190/

美国利哈伊大学的研究团队近日宣布，他们成功开发出一种革命性的太阳能电池材料，这种材料的外部量子效率（EQE）高达190%，远超传统硅基材料的理论极限。这一突破性研究成果发表于《科学进展》杂志，显示出巨大的商业化潜力，未来可能彻底改变全球能源市场格局。

在标准测试条件下，这种新材料作为太阳能电池活性层时，展现出80%的平均光电吸收率和极高的光激发载流子生成率。最引人注目的是其外部量子效率达到了前所未有的190%，这远远超过了传统硅基太阳能电池100%的理论极限。

这种新材料的高效性能主要归功于其独特的"中间带态"设计。研究人员通过在硒化锗（GeSe）和硫化锡（SnS）二维材料层之间插入零价铜原子，成功创造出具有特定能级的中间带态。这些能级位于0.78到1.26电子伏特之间，正好处于材料吸收阳光并产生电荷载流子的最佳能量范围。

传统太阳能电池中，每个吸收的太阳光光子只能产生一个电子。而这种新材料通过中间带态，能够捕获传统太阳能电池通过反射和产热等方式损失的光子能量，从而实现超过100%的量子效率。

虽然将这种新材料整合到现有的太阳能系统中还需要进一步的研究和开发，但其潜在的商业化前景非常广阔。目前用于制造这些材料的实验技术已经非常先进，科学家们已经掌握了将原子、离子和分子精确插入材料的方法。

这一突破不仅将推动下一代高效太阳能电池的开发，还可能对全球能源市场产生深远影响。随着全球对清洁能源需求的不断增长，这种高效太阳能电池材料有望在满足全球能源需求方面发挥至关重要的作用。

利哈伊大学物理学教授Chinedu Ekuma表示："这种材料的快速反应和更高的效率有力地表明了铜掺杂GeSe/SnS作为一种量子材料在先进光伏应用中的使用潜力，为提高太阳能转换效率提供了一条新途径。这是开发新一代高效太阳能电池的理想候选材料。"

这一突破性研究已经引起了全球科学界的广泛关注。Ekuma教授还在美国能源部召集的科学家会议上展示了这一研究成果，获得了热烈反响。随着进一步的研究和开发，这种新型太阳能电池材料有望在不久的将来实现商业化应用，为全球能源转型提供新的技术支持。