(相關(guān)資料圖)
科技日?qǐng)?bào)記者?張佳欣
美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研究人員在最新出版的第一期《設(shè)備》雜志上提出了一種輕量級(jí)二維過(guò)渡金屬二鹵化物（2D TMDC）太陽(yáng)能電池的新設(shè)計(jì)，這種電池通過(guò)超晶格結(jié)構(gòu)得到增強(qiáng)，增加了對(duì)太陽(yáng)能的吸收，效率從5%提高到12%，非常適合于太空應(yīng)用。
月球基地藝術(shù)概念圖。改進(jìn)的2D TMDC太陽(yáng)能電池可為太空探索和定居點(diǎn)提供能源。 圖片來(lái)源：P. Carril/歐洲空間局
賓夕法尼亞大學(xué)首席作者兼《設(shè)備》雜志顧問(wèn)委員會(huì)成員迪普·賈里瓦拉表示，人們正在慢慢認(rèn)識(shí)到，2D TMDC是極好的光伏材料。2D TMDC太陽(yáng)能電池的重量?jī)H為硅或砷化鎵太陽(yáng)能電池的1/100。雖然該電池效率不如硅太陽(yáng)能電池，但它們的單位重量產(chǎn)生的電力更多，這一特性被稱為“比功率”。由于其厚度只有3—5納米，但吸收的太陽(yáng)光卻與商業(yè)太陽(yáng)能電池相當(dāng)。它們只有幾個(gè)原子厚，這種超薄特征使其獲得了“2D”的標(biāo)簽。
該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，要想進(jìn)一步提高這種電池的效率，必須正確考慮設(shè)備的激子。激子是太陽(yáng)能電池吸收陽(yáng)光時(shí)產(chǎn)生的，它們是2D TMDC太陽(yáng)能電池高效吸收光能的關(guān)鍵。當(dāng)激子的正負(fù)電荷分量被輸送到不同的電極時(shí)，太陽(yáng)能電池就會(huì)產(chǎn)生電能。
通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能電池建模，研究團(tuán)隊(duì)的新設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)中演示的效率相較之前翻了一番，達(dá)到12%。
研究人員稱，這種器件的獨(dú)特之處在于它的超晶格結(jié)構(gòu)，這意味著存在由間隔層或非半導(dǎo)體層隔開(kāi)的交替的2D TMDC層，層之間的間隔允許多次反射光線。
下一步，研究人員希望在未來(lái)4—5年內(nèi)設(shè)計(jì)出實(shí)際效率超10%的電池。
關(guān)鍵詞：
