美國加州大學(xué)戴維斯分校的科研人員通過計算機模擬證實，利用特殊的“硅BC8”結(jié)構(gòu)，能夠基于單個光子產(chǎn)生多個電子空穴對，大幅提升太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。相關(guān)研究報告發(fā)布在最新一期的《物理評論快報》上。

　　太陽能電池以光電效應(yīng)作為基礎(chǔ)，當(dāng)一個光子或是光粒子擊中單個硅晶體時，便會產(chǎn)生一個帶負電荷的電子以及一個帶正電荷的空穴，而收集這些電子空穴對就能夠生成電流。作為論文的合著者，該校化學(xué)系的朱莉亞·加利表示，傳統(tǒng)的太陽能電池能基于每個光子產(chǎn)生一個電子空穴對，因此其理論最大轉(zhuǎn)換效率約為33%。而新途徑能夠基于單個光子產(chǎn)生多個電子空穴對，從而切實提升太陽能電池的效率。

　　科研人員借助勞倫斯伯克利國家實驗室的超級計算機模擬了硅BC8的行為，這種硅結(jié)構(gòu)形成于高壓環(huán)境，但其在正常壓力下也很穩(wěn)定。模擬結(jié)果顯示，硅BC8納米粒子確實基于單個光子生成了多個電子空穴對，即使當(dāng)它暴露于可見光時亦是如此。

　　此次研究的主要作者、博士后研究員斯蒂芬·魏博曼談到，這一途徑可使太陽能電池的最大轉(zhuǎn)化效率提升至42%，超越任何現(xiàn)有的太陽能電池，意義十分重大。“事實上，如果利用拋物面反射鏡為新型太陽能電池聚集陽光，我們有理由相信，其轉(zhuǎn)換效率或可高達70%。”他補充說道。

　　有些遺憾的是，通過與傳統(tǒng)的硅納米粒子相結(jié)合，目前制成的太陽能電池模型僅能在紫外線的照射下工作，還不能在可見光照射下正常工作。此前哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院的科學(xué)家曾發(fā)表論文指出，當(dāng)普通硅太陽能電池被激光照射時，激光所發(fā)出的能量或可營造出局部的高壓以形成硅BC8納米晶體。因此，施加激光或是化學(xué)壓力都可能使現(xiàn)有的太陽能電池轉(zhuǎn)化為高效的新型太陽能電池。

　　太陽能電池或許是最清潔和方便的能源。但目前的電池板有一點不能令人完全滿意：光電轉(zhuǎn)化效率。近幾年，國際上開發(fā)出不少新材料，都能提高太陽能電池的效率，高的能達到20%。這一次，美國科學(xué)家發(fā)明的新微觀結(jié)構(gòu)，更是讓半導(dǎo)體的效率上限翻番。當(dāng)然這是計算機模擬的結(jié)果，大規(guī)模應(yīng)用為時尚早。從經(jīng)驗來看，低能耗生產(chǎn)新式光電池，難度不可小覷。