太陽能電池的未來：全新量子材料
太陽能電池福音，美國科學家發現的全新量子材料，若用來製成太陽能電池的光活性層，平均光伏吸收率達 80%，外部量子效率（EQE）更高達 190%，遠遠超過矽基材料理論效率極限。
外部量子效率高達 190%，即光子轉換成電子的效率超過了單個光子的能量，高量子效率代表了材料對光能的極高吸收和轉換效率，是一種非常理想的特性，對於太陽能電池等光電器件的性能提升至關重要。
外部量子效率代表每一入射的光子能夠轉換成傳輸到外部電路電子的能力。美國理海大學物理學教授 Chinedu Ekuma 表示，團隊成功在永續能源解決方案開發上，達到重大里程碑，在不久之後即可重新定義太陽能效率和可及性。
團隊藉由把零價原子銅插入硒化鍺（GeSe）和硫化錫（SnS）異質接面，開發出 2D 凡德瓦量子材料（van der Waals quantum material），設計出中間能隙態（intermediate band states），子帶隙值為 0.78 和 1.26 eV，可以有效吸收日照，並產生電荷載子，在紅外光和可見光區域表現都很出色。
重塑太陽能電池的效能極限
這種材料很適合應用在中間能帶太陽能電池（IBSC），這種電池結構的理論效率高達 63%。
團隊也把新材料應用在太陽能電池中，並發現，此原型元件表現出 80% 的平均光吸收率、高光生載子產生率，以及在近紅外線波長的外部量子效率（EQE）落在 110%~>190 % 之間，且調整材料活性層的厚度可以在 600 至 1200 nm 波長範圍內調節增強的光學活性和量子效率。
團隊認為，該材料為提高太陽能轉換效率提供了新的路徑，是開發下一代高效能太陽能電池的候選者。雖說要整合到目前的太陽能板，還需要再研究和開發，但 Ekuma 認為，打造出該材料已經是一大步。
資料來源：
Solar cell material has 190% quantum efficiency
Chemically tuned intermediate band states in atomically thin CuxGeSe/SnS quantum material for photovoltaic applications
※本文授權自科技新報，原文見此。
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