原创 反直觉太阳能电池效率破纪录

最近，雅布龙维奇和他的同事们试图了解，在理论极限与研究人员可达到的限度之间，为什么会出现这样大的差距。在研究中，一幅“连贯的画面”出现了， 加州大学伯克利分校的研究生欧文•米勒（Owen Miller）说，他也是雅布龙维奇小组的成员。他们有了一个相对简单的，也许有悖常理的解决方案，这是因为他们从数学上关联起吸收和发射的光线。

“从根本上说，这是因为有一种热力学的联系，存在于吸收和发射之间，”米勒说。设计太阳能电池，使它发光，这样，光子就不会消失在电池内，这就会有 一种自然效果，就是增加太阳能电池产生的电压。“如果有一个太阳能电池，可以很好地发光，那么，也可以使它产生较高的电压，”反过来，这就可以获取更多的 电能，这是相对于电池中每单位阳光而言，米勒说。

理论上说，荧光发射和电压变化具有相关性，这并不新鲜。但是，此前从未考虑过，这个理念可用于设计太阳能电池，米勒继续说。

去年，海湾地区有一家公司，叫阿尔塔设备公司（Alta Devices），是雅布龙维奇共同创办的，这家公司利用这一新概念，创造了一种原型太阳能电池，采用的是砷化镓（GaAs：gallium arsenide），这种材料常用于制造卫星太阳能电池。这个原型打破了世界纪录，效率从26％跳到28.3％。这家公司取得了这一里程碑，部分是因为， 设计电池时，尽可能使光线容易逃出电池，这是因为使用了一些技术，比如增加后镜的反射率，可以把入射的光子反射回去，穿过前部的设备。

太阳能电池产生电力，是因为来自太阳的光子撞击电池内的半导体材料。光子的能量敲松材料中的电子，使电子自由流动。但是，这个过程中，撞击释放电子 也可以产生新的光子，这个过程称为发光（luminescence）。这一理念支持这种新型太阳能电池设计，这些新的光子不是直接来自太阳，应该尽可能容 易地离开电池。

“第一反应通常是，让这些光子逃逸什么用？”米勒说。“难道你不想让光子一直在里面，这样它们就可以创造更多的电子。”然而，数学上看，让新的光子逃脱会提高电池产生的电压。

这项研究是“一个很好的有用的方式”，可以使科学家确定，如何提高太阳能电池的性能，以及寻找创造性的新方法，测试和研究太阳能电池，水晶伊斯公司 （Crystal IS）的利奥•肖瓦尔特（Leo Schowalter）说，他是伦斯勒理工学院（Rensselaer Polytechnic Institute）客座教授，也是激光和电光学大会发光二极管、光电和节能光电委员会会长。

雅布龙维奇说，他希望，研究人员可以使用这项技术，在未来几年，取得接近30％的效率。因为这项研究适用于所有类型的太阳能电池，因此，这项成果会影响整个领域。

--载自麻省理工