據(jù)外媒報道股囊，美國利哈伊大學(xué)(Lehigh University)的研究人員在日前發(fā)表的一份研究報告宣稱裆操，他們開發(fā)了一種新的薄膜光伏電池吸收材料，據(jù)稱這種材料的平均光伏吸收率為80%，其外量子效率(EQE)為190%筑累。

外量子效率(EQE)是光伏電池收集的電子數(shù)量與入射的光子數(shù)量的比率臭笆。它定義了光伏電池將光子轉(zhuǎn)化為電流的能力。研究報告的主要作者之一Chinedu Ekuma在一份聲明中說：“在傳統(tǒng)的光伏電池中景姓，最高的外量子效率(EQE為100%赴碘，這代表從陽光中吸收的每個光子產(chǎn)生和收集一個電子。”

在發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的主題為《用于光伏應(yīng)用的原子級厚度CuxGeSe/SnS量子材料的化學(xué)調(diào)諧中間帶態(tài)》論文中瘫盹，研究人員解釋說鸡视，這種新的量子材料可能是中間帶光伏電池(IBSC)的理想匹配。

這種光伏電池有可能超過肖克利-奎伊瑟極限(S-Q limit)——具有單個p-n結(jié)的光伏電池可以達(dá)到的最大理論效率也较。它是通過檢查每個入射光子提取的電能量來計(jì)算的酒半。

研究人員解釋說:“這種材料的效率快速提高在很大程度上歸功于它獨(dú)特的‘中間帶態(tài)’， 即位于材料電子結(jié)構(gòu)內(nèi)的特定能級晚乙，使它們成為光伏轉(zhuǎn)換的理想選擇晨下。這些狀態(tài)的能級在最佳子帶間隙內(nèi)——即材料可以有效吸收陽光并產(chǎn)生電荷載流子的能量范圍。”

這種新材料是一種二維范德華(vdW)材料筐成，這意味著它具有由離子鍵結(jié)合在一起的晶體平面結(jié)構(gòu)焊辈。它由鍺(Ge)、硒(Se)和硫化錫(Sns)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)組成谣皇，并將零價銅(Cu)原子插入在材料層中势送。

CuxGeSe/SnS量子材料具有介于0.78eV和1.26eV之間的中間能帶隙。利用這一點(diǎn)朴沿，研究人員設(shè)計(jì)并建模仿真了一種采用該材料作為有源層的薄膜光伏電池猜谚。

在這一建模中，光伏電池采用氧化銦錫(ITO)襯底赌渣、基于氧化鋅(ZnO)的電子傳輸層(ETL)魏铅、 CuxGeSe/SnS吸收層以及金(Au)觸點(diǎn)。研究小人員指出，“在我們的設(shè)計(jì)中览芳，原子級厚度的GeSe和SnS是垂直堆疊的斜姥，有助于通過范德華相互作用輕松集成混合結(jié)構(gòu)。”

建模結(jié)果表明沧竟，這種光伏電池的外量子效率(EQE)為110% ~ 190%铸敏。研究人員還發(fā)現(xiàn)，通過測量吸收體的厚度悟泵，光伏電池的光學(xué)活性在600納米～1200納米的波長范圍內(nèi)增加杈笔。

研究人員在論文中總結(jié)說：“這種材料的快速響應(yīng)和效率的提高，有力表明了插銅GeSe/SnS作為量子材料在先進(jìn)光伏應(yīng)用的潛力糕非，為提高光伏轉(zhuǎn)換的效率提供了一條新的途徑蒙具。”

研究人員在展望未來時表示，他們需要進(jìn)行新的研究以確定一種實(shí)用的方法进登，將這種新材料嵌入到光伏電池中勒蜀。然而他們也指出，用于制造這些材料的實(shí)驗(yàn)性技術(shù)已經(jīng)非常先進(jìn)敢铲。