新型太陽能電池材料：能夠回收光子并提高電池效率

材料牛注：科學家發現鹵化物鉛鈣鈦礦是未來制作太陽能電池的理想材料，這是因為這類材料獨有的特性——光子回收。

科學家發現，混合鹵化鉛鈣鈦礦（以下簡稱HLHP）是一種非常有前景的材料，它能回收光能，從而有望大幅提高太陽能電池的效率。

HLHP是某一特定類型合成材料中的一族，這類合成材料因為其有望推動太陽能領域的變革，而成為研究的重點。鈣鈦礦太陽能電池在幾年之內發展迅速，不僅成本有所下降、變得易于生產，并且在能源效率方面也逐漸逼近傳統太陽能材料硅。

太陽能電池工作的原理是，太陽能電池吸收太陽光子的能量之后被激發并產生帶正電和負電的電荷，這個過程是可逆的，當正負電荷重新結合在一起的時候，又會放出一個光子（再生光子）。研究表明，鈣鈦礦電池還有一項能力，那就是可以重吸收這些再生光子，這就是我們所說的“光子回收”。這就使得在太陽能電池內部產生光子的“匯聚效應”，就像凸透鏡的聚光作用。

研究人員稱，HLHP的這項能力有望提升太陽能電池板的能源效率。

這項研究是基于一個現有的、由Richard Friend小組領導的協同項目，該項目不僅關注于材料在太陽能電池領域的應用，還關注于其在發光二極管領域的應用。Richard Friend是卡文迪許實驗室的教授和劍橋大學圣約翰學院的職員。該項目的合作伙伴還有來自牛津大學的Henry Snaith領導的團隊，以及來自阿姆斯特丹分子物理研究所的Bruno Ehrler的團隊。

研究的協同作者、在卡文迪許實驗室研究鈣鈦礦的Felix Deschler說：“大量證據表明，這種材料絕對可靠，并且為提高太陽能電池效率提供了一種思路。開發利用這種現象的制造工藝并不復雜，這就為該項技術的迅速發展掃清了障礙。”

2012年，研究人員首次測試了以鈣鈦礦為基的太陽能電池，到2013年取得了突破性進展，宣告該種電池的研發成功。Science雜志將這一事件標為2013年年度突破之一。

從這時起，科學家在提高該電池光電轉換效率上的進度突飛猛進。最新的實驗表明，能量轉換效率已高達20%，這與傳統硅太陽能電池的轉換效率相當。考慮到鈣鈦礦基太陽能電池的“光子回收”特性，科學家聲稱，光電轉換效率還能進一步提高。

在Science雜志上發表的這項研究報告顯示，當一束激光照射到500nm厚的碘化鉛鈣鈦礦樣品上時，鈣鈦礦放出光子，研究人員根據發射出的光來檢測樣品內部的光子的活性。

感謝材料人編輯部楊洪基提供素材。

原文鏈接：Solar cell material can recycle light to boost efficiency

該研究成果已經被science收錄：Photon recycling in lead iodide perovskite solar cells