理想环境下新原理太阳能电池

在“PVJapan”上，日本大阪大学产业科学研究所的研究员江村修一等人提出了倒霉用pn结的新原理的太阳能电池方案。理想环境下，这种太阳能电池的转换效率有望到达70～80％。

 

新原理的思路是，利用晶体内的极性，也便是自觉极化引发的内部电场梯度来疏散激子（成对的电子与空穴）。太阳能电池常用的质料Si没有极性，但不少化合物的晶体都具有强极性。当这些质料在内部电场梯度的作用下汲取光子生成激子后，电子与空穴将自觉性地疏散至差异偏向。根据具体假想，太阳能电池元件的布局是在InN层与电极之间夹入300nm～350nm厚、带隙为0.92eV的InGaN层。

 

对付一样平常的太阳能电池，疏散激子、使电子与空穴分别转移到差异电极是由pn结来完成的。而江村表现，只利用内部电场梯度疏散激子具有许多好处，此中最大的好处是可以大概淘汰电子与空穴的复合和热弛豫。

 

举例来说，一样平常的Si类太阳能电池为了提升光汲取率，仅活性层每每就到达数十μm乃至更厚。这使得大多数波长短、能量高的光子在远离pn结的地方就变成“热激子”，在抵达pn结疏散成电子和空穴之前，就已经因复合和热弛豫而孕育产生丧失。

 

已往的单结太阳能电池存在的问题是，波长短于带隙的光因热弛豫而丧失，而波长较长的光会产生透射，无法有效利用。这种征象被称作“Shockley-Queisser limit”，干系到单结太阳能电池的最大性能。