耗費逾15年 太陽能電池能量轉換效率達60%李佩璇 (2024-10-22 16:29:50)

西班牙馬德里康普頓斯大學（Universidad Complutense de Madrid）的研究人員希望利用不同材料提升SQ極限，達到更高發電效率。

編譯／Elisa

計算太陽能電池將能量轉換成電力的多寡上限，可以透過肖克利-奎伊瑟極限（Shockley Queisser, SQ）理論，將單一p-n接面（p-n junction）上的光子（photon）能量及太陽能電池的損耗列入計算。而太陽能電池的SQ極限取決於製造材料，以矽為例，能隙（bandgap）為1.3eV，SQ 極限為 33.7%。也就是說，就算在最佳情況下，目前達到史上最高品質的太陽能電池，還是有77.3的陽光無法完全利用。

太陽能電池材料決定轉換效率

西班牙馬德里康普頓斯大學（Universidad Complutense de Madrid）的研究人員希望利用不同材料提升SQ極限，達到更高發電效率。他們花了超過15年，利用磷化鎵 （Gap） 和鈦 （Ti）製造了一種中間能帶（intermediate band）太陽能電池，在550 nm 及以上的波長下轉換效率可預計達到60%，目前在全世界創下首例。

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新太陽能電池轉換率測試達60%

科學家選擇能隙為2.26 eV的磷化鎵，開發出一個1平方公分大小的太陽能電池，並使用金和鍺作為金屬接觸電極，鈦吸收層（absorber）的厚度則不超過50奈米。經過一連串透射係數（transmittance）和反射率（reflectance）測量實驗後，研究人員發現，新型太陽能電池加強吸收550 nm以上波長的光，理論上，太陽能轉換成電力效率潛力可達60%。團隊也希望盡快製造出太陽能電池原型，未來還打算試著以不同方式運用鈦，解決太陽能構造問題。

資料來源：Interesting Engineering

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