美國賓夕法尼亞大學(xué)研究人員在最新出版的第一期《設(shè)備》雜志上提出了一種輕量級(jí)二維過渡金屬二鹵化物(2D TMDC)太陽能電池的新設(shè)計(jì)，這種電池通過超晶格結(jié)構(gòu)得到增強(qiáng)，增加了對(duì)太陽能的吸收，效率從5%提高到12%，非常適合于太空應(yīng)用。

賓夕法尼亞大學(xué)首席作者兼《設(shè)備》雜志顧問委員會(huì)成員迪普·賈里瓦拉表示，人們正在慢慢認(rèn)識(shí)到，2D TMDC是極好的光伏材料。2D TMDC太陽能電池的重量僅為硅或砷化鎵太陽能電池的1/100。雖然該電池效率不如硅太陽能電池，但它們的單位重量產(chǎn)生的電力更多，這一特性被稱為“比功率”。由于其厚度只有3—5納米，但吸收的太陽光卻與商業(yè)太陽能電池相當(dāng)。它們只有幾個(gè)原子厚，這種超薄特征使其獲得了“2D”的標(biāo)簽。

該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，要想進(jìn)一步提高這種電池的效率，必須正確考慮設(shè)備的激子。激子是太陽能電池吸收陽光時(shí)產(chǎn)生的，它們是2D TMDC太陽能電池高效吸收光能的關(guān)鍵。當(dāng)激子的正負(fù)電荷分量被輸送到不同的電極時(shí)，太陽能電池就會(huì)產(chǎn)生電能。

通過對(duì)太陽能電池建模，研究團(tuán)隊(duì)的新設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)中演示的效率相較之前翻了一番，達(dá)到12%。

研究人員稱，這種器件的獨(dú)特之處在于它的超晶格結(jié)構(gòu)，這意味著存在由間隔層或非半導(dǎo)體層隔開的交替的2D TMDC層，層之間的間隔允許多次反射光線。

下一步，研究人員希望在未來4—5年內(nèi)設(shè)計(jì)出實(shí)際效率超10%的電池。