在“PVJapan”上，日本大阪大學產(chǎn)業(yè)科學研究所的研究員江村修一等人提出了倒霉用pn結(jié)的新原理的太陽能電池方案。理想環(huán)境下，這種太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率有望到達70～80％。

 

新原理的思路是，利用晶體內(nèi)的極性，也便是自覺極化引發(fā)的內(nèi)部電場梯度來疏散激子（成對的電子與空穴）。太陽能電池常用的質(zhì)料Si沒有極性，但不少化合物的晶體都具有強極性。當這些質(zhì)料在內(nèi)部電場梯度的作用下汲取光子生成激子后，電子與空穴將自覺性地疏散至差異偏向。根據(jù)具體假想，太陽能電池元件的布局是在InN層與電極之間夾入300nm～350nm厚、帶隙為0.92eV的InGaN層。

 

對付一樣平常的太陽能電池，疏散激子、使電子與空穴分別轉(zhuǎn)移到差異電極是由pn結(jié)來完成的。而江村表現(xiàn)，只利用內(nèi)部電場梯度疏散激子具有許多好處，此中最大的好處是可以大概淘汰電子與空穴的復合和熱弛豫。

 

舉例來說，一樣平常的Si類太陽能電池為了提升光汲取率，僅活性層每每就到達數(shù)十μm乃至更厚。這使得大多數(shù)波長短、能量高的光子在遠離pn結(jié)的地方就變成“熱激子”，在抵達pn結(jié)疏散成電子和空穴之前，就已經(jīng)因復合和熱弛豫而孕育產(chǎn)生喪失。

 

已往的單結(jié)太陽能電池存在的問題是，波長短于帶隙的光因熱弛豫而喪失，而波長較長的光會產(chǎn)生透射，無法有效利用。這種征象被稱作“Shockley-Queisser limit”，干系到單結(jié)太陽能電池的最大性能。

 

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