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澳大利亞新南威爾士大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在太陽能技術(shù)領(lǐng)域取得重要突破：他們找到一種穩(wěn)定的有機(jī)材料，可在硅太陽能電池中實(shí)現(xiàn)“單線態(tài)裂分”效應(yīng)。這項(xiàng)可將陽光“一分為二”的新技術(shù)，有望顯著提升光電轉(zhuǎn)換效率。相關(guān)成果發(fā)表于新一期《ACS能源快報(bào)》。
“單線態(tài)裂分”是一種獨(dú)特的物理過程，能讓一個(gè)光子分裂成兩個(gè)能量包，相當(dāng)于把陽光的能量“分拆使用”，從而把原本以熱形式浪費(fèi)的光能轉(zhuǎn)化為額外電力。研究團(tuán)隊(duì)表示，通過在硅電池表面疊加一層超薄有機(jī)分子層，入射的高能光子可在該層內(nèi)發(fā)生裂分，生成兩個(gè)低能激發(fā)態(tài)，并向下方的硅層注入更多電荷，顯著提高電流輸出。
目前，大多數(shù)商業(yè)化硅太陽能電池的最高轉(zhuǎn)換效率約為27%，理論上限為29.4%。高能光子（如藍(lán)光）的能量常被浪費(fèi)為熱。引入“單線態(tài)裂分”機(jī)制后，這部分損耗的能量可被重新利用，理論效率有望提升至45%。
此前國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)曾用四苯等分子實(shí)現(xiàn)裂分，但材料穩(wěn)定性不足。此次團(tuán)隊(duì)采用了雙吡咯并萘啶酮（DPND），這種工業(yè)顏料類有機(jī)材料具備優(yōu)異耐久性，能在空氣和潮濕環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。研究已證明，DPND可與硅電池兼容，實(shí)現(xiàn)能量倍增。
團(tuán)隊(duì)表示，這是首次在硅材料上用基于工業(yè)顏料的穩(wěn)定有機(jī)分子實(shí)現(xiàn)單線態(tài)裂分。這些顏料在汽車涂料等領(lǐng)域已廣泛使用，說明其化學(xué)穩(wěn)定性足以滿足長(zhǎng)期戶外應(yīng)用。該技術(shù)可通過在現(xiàn)有硅電池上“刷”上一層新材料實(shí)現(xiàn)集成。
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