1961年，William Shockley和Hans-Joachim Queisser[1]計算出矽基太陽能電池板的最大理論效率為30%。換句話說，只有不到三分之一的陽光照射到太陽能電池板上，能夠轉化為電能。
今天，只有用於航天器的高階太陽能電池板達到了這一最高效率極限。這些面板對於正常的商業用途來說太貴了。在屋頂和太陽能發電廠中使用的太陽能電池板的平均價格要便宜得多，但其效率約為22%。
問題是矽只對特定的波長有反應，尤其是電磁波譜中的紅色和黃色部分。光譜中的紅外部分較長的光波太弱，無法產生電流。光譜中藍色和綠色部分的較短光波在撞擊太陽能電池中的矽時不會產生任何電流——它們最多隻能反射出去。在最壞的情況下，它們會產生熱量，從而降低面板的效率。
一個好的想法變成了一個新的業務
2014年，劍橋大學(University of Cambridge)的阿克謝·拉奧(Akshay Rao)和一組研究人員有了一個聰明的想法。如果有辦法把藍色和綠色光波轉換成紅色光波呢?這將使太陽能電池板的效率提高到35%左右，比目前使用的傳統太陽能電池板高出約50%。你能想象這對可再生能源世界意味著什麼嗎?
劍橋大學採納了這個想法，並將其作為一家新技術公司的基礎，該公司名為劍橋光子技術[3]。根據發表在《自然》雜誌[4]上的一項研究，它是如何工作的。
Rao開發了一種光子倍增器薄膜，由一層稱為並五苯的有機聚合物組成，其中佈滿了硒化鉛量子點——一種無機材料的小型發光塊。這種聚合物吸收藍色和綠色的光子，並將它們轉換成成對的激子。這些激子流向量子點，量子點吸收這些激子併發射出能量較低的紅色或紅外光子。
當薄膜被放置在矽太陽能電池上時，來自量子點的光照射到矽上。與此同時，來自太陽的紅色和紅外波長直接穿過聚合物薄膜，像往常一樣擊中矽。結果是更多可用的光子撞擊矽，增加了電流的產生。”
Wilson說:“你在保持進出的總能量的同時，也使矽在其擅長轉化為電能的光譜部分接收到更高的光子通量。”要了解更多這方面的工作原理，請參見下面的影片。
進步是需要時間的
你有沒有注意到，引發這一切的研究始於2014年?8年後的今天，Rao說他希望到2022年底能有一個效率為31%的工作原型。太陽能電池板能效達到35%的目標最早要到2025年。請注意，這條新聞與我們一直報道的關於電池技術突破的報道非常相似。想出新點子很容易。把它們變成商業上可行的產品是困難的。
CPT方法的關鍵在於，它的光子分裂層可以在生產過程中應用於任何太陽能電池板，而不會在生產階段發生任何重大變化。如果這項新技術有任何商業成功的希望，這是一個關鍵的考慮因素。威爾遜說:“我們的整個方法是……製造一種簡單、無毒的材料，沒有電連線，對現有的設計增加很少的複雜性。”
威爾遜說，一旦CPT證明其技術是可行的，潛在的回報將是巨大的。“很明顯，這是一個相當緊迫的需求，而這項技術，如果它能像承諾的那樣工作，將大大滿足這一需求。”我們和全世界都等不及了。
Solar Panels From CPT Break Efficiency Barrier - Solar Insider
By Solarinsider On Jan 25, 2022
