物理学家开发新的太阳能电池设计以提高效率

帕德博恩大学的物理学家使用复杂的计算机模拟开发了一种新的设计，这种设计的太阳能电池的效率比以前高得多。一层被称为丁烯的有机材料薄层是提高效率的原因。研究结果现已发表在《物理评论快报》上

帕德博恩大学自然科学学院院长、物理学家Wolf Gero Schmidt教授解释道：“地球上每年的太阳能辐射量超过一万亿千瓦时，因此超过了全球能源需求的5000多倍。因此，光伏发电，即利用阳光发电，为清洁和可再生能源的供应提供了巨大但仍在很大程度上未开发的潜力。用于此目的的硅太阳能电池目前主导着市场，但效率有限。”。其中一个原因是短波辐射的一些能量没有转化为电，而是转化为不需要的热量

Schmidt解释道，“为了提高效率，硅太阳能电池可以设置一个有机层，例如由半导体四烯制成。短波光在该层中被吸收并转化为高能电子激发，即所谓的激子。这些激子在四烯中衰变为两个低能激发。如果这些激发能够成功转移到硅太阳能电池，它们可以有效地转化为电能，并提高可用能量的总产量。”2），大学的高性能计算中心。现在已经取得了决定性的突破：在与帕德博恩大学的Marvin Krenz博士和Uwe Gerstmann教授的联合研究中，科学家们已经表明，丁烯薄膜和太阳能电池之间界面上以不饱和化学键形式存在的特殊缺陷大大加速了激子的转移

Schmidt指出，“这种缺陷发生在氢的解吸过程中，并导致能量波动的电子界面态。这些波动将电子激发从四烯像升力一样传输到硅中。”太阳能电池中的这种“缺陷”实际上与能量损失有关。这使得三位物理学家的研究结果更加惊人

“在硅-四烯界面的情况下，缺陷对快速能量转移至关重要。我们的计算机模拟结果真的令人惊讶。它们也为设计一种效率显著提高的新型太阳能电池提供了精确的指示，”Schmidt说