馬里蘭大學(xué)電氣和計算機(jī)工程系助理教授杰瑞米 芒迪和研究生Yunlu Xu 以及Tao Gong設(shè)計了一種新型的納米太陽能電池，他們預(yù)計這種電池比傳統(tǒng)設(shè)備的效率勝出40%。這項(xiàng)新技術(shù)通過小型單個設(shè)備就可以產(chǎn)生更多的電力，可以徹底改變太陽能產(chǎn)業(yè)。

Xu, Gong,和芒迪將他們關(guān)于納米結(jié)構(gòu)太陽能電池的肖克利·奎伊瑟效率極限的研究發(fā)表在《科學(xué)報告》期刊上，這是自然出版社的一個在線的，可公開獲取的期刊。這個期刊發(fā)表自然和臨床科學(xué)所有領(lǐng)域里有科學(xué)依據(jù)的基礎(chǔ)研究成果。

肖克利·奎伊瑟效率極限是指一個特定材料可實(shí)現(xiàn)的太陽能轉(zhuǎn)換效率極限，也是與新型光伏技術(shù)對比的標(biāo)準(zhǔn)。對于一個標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池來說，效率極限是?33%。不過，最近人們想知道，納米太陽能電池是否也受到這個極限的約束。

現(xiàn)在，Xu, Gong,和芒迪已經(jīng)證實(shí)一個單結(jié)納米結(jié)構(gòu)太陽能電池，在典型太陽光照下，最大理論效率是?42%。這超越了傳統(tǒng)平面器件的效率，但是沒有超過平面器件在聚光情況下(如利用鏡頭集中太陽光的太陽能電池)的肖克利·奎伊瑟效率極限。研究人員發(fā)現(xiàn)，納米結(jié)構(gòu)太陽能電池，通過“內(nèi)置聚光”為制造高效光伏設(shè)備提供了一個重要路徑。即使當(dāng)研究人員考慮大氣中光線散射效果時，納米結(jié)構(gòu)太陽能電池通過?1,000的適度內(nèi)置聚光，也能夠?qū)崿F(xiàn)35.5%的效率。

當(dāng)芒迪和他的團(tuán)隊(duì)設(shè)計和制造納米太陽能電池過程中，他們發(fā)現(xiàn)最大的挑戰(zhàn)來自納米加工技術(shù)。“一開始你設(shè)計一個運(yùn)轉(zhuǎn)良好的太陽能電池，然后你開始在納米尺度上進(jìn)行一些大的結(jié)構(gòu)性改造，所有這些動作都沒有造成損失，”芒迪說。“幸運(yùn)的是，我們現(xiàn)在已經(jīng)找到了一些有希望的材料和工藝，而且還有熱衷于此領(lǐng)域的一個團(tuán)隊(duì)的學(xué)生，有望在太陽能技術(shù)領(lǐng)域大展拳腳。”