新華社北京7月5日電 美國研究人員設(shè)計(jì)出一種新型硅太陽能電池方案,，通過改變鈍化層材料提高硅電池能量轉(zhuǎn)化效率的上限,，可從目前的約29%提升到35%。

　　美國麻省理工學(xué)院日前發(fā)布公報(bào)說,，新電池由該校人員和美國普林斯頓大學(xué)等機(jī)構(gòu)同行設(shè)計(jì),，利用“單線態(tài)激子裂變”原理，加強(qiáng)對高能光子能量的利用,。

　　在太陽能電池中,，光子激發(fā)材料分子釋放電子，產(chǎn)生電流,。通常一個(gè)光子只能激發(fā)出一個(gè)電子,，高能光子的剩余能量會(huì)以熱量的形式散失。

　　此前人們發(fā)現(xiàn)，在并四苯等某些有機(jī)材料里,，一個(gè)分子吸收一個(gè)高能光子后,，可將部分能量轉(zhuǎn)移給另一個(gè)分子，最終產(chǎn)生兩個(gè)電子,，這種現(xiàn)象稱為“單線態(tài)激子裂變”,。理論上，在硅電池上覆蓋一層并四苯,，就能用一個(gè)高能光子獲得兩個(gè)電子,，但如何讓“單線態(tài)激子裂變”產(chǎn)生的兩個(gè)電子轉(zhuǎn)移到硅材料中是一個(gè)關(guān)鍵難題。

　　為了保證電池效率和耐久性,，硅材料必須有表面鈍化層,。并四苯中產(chǎn)生的電子必須穿過鈍化層，才能到達(dá)硅材料,。相對于電子轉(zhuǎn)移能力來說,，目前的鈍化層都太厚了。

　　新方案的關(guān)鍵是用氮氧化鉿對硅材料進(jìn)行鈍化,，得到的鈍化層厚度僅0.8納米（1納米等于十億分之一米）,，可容許更多電子通過。研究表明,，并四苯每吸收一個(gè)光子,，平均有1.3個(gè)電子可穿過氮氧化鉿鈍化層，轉(zhuǎn)移到硅材料里,。

　　相關(guān)論文已發(fā)表在英國《自然》雜志上,。研究人員說，新電池效率遠(yuǎn)未達(dá)到理論極限,，尚需改進(jìn),，但試驗(yàn)證明了其中的關(guān)鍵步驟行之有效。該方案沒有引入復(fù)雜的設(shè)計(jì),，而且可能使電池總體上更薄,。

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責(zé)任編輯： 徐宙超