該團隊主要負責人、加州大學伯克利分校電子工程系教授艾利·雅布龍諾維奇說：“演示結果表明：太陽能電池發(fā)出的光子越多，產(chǎn)生的電壓和獲得的轉化效率越高。”
科學家們自1961年就知道，太陽能電池的光電轉化效率存在著一個理論最大值：約為33.5%。但50年過去了，始終無人突破這一極限。2010年，科學家們讓平板單節(jié)點太陽能電池（能吸收特定頻率光波）的轉化效率達到了26%。
為了獲得更高的轉化效率，雅布龍諾維奇團隊基于吸光和發(fā)光之間的數(shù)學關聯(lián)，提出了上述設計理念。研究人員歐文·米勒表示，當太陽中的光子“襲擊”太陽能電池內(nèi)的半導體時，電池會產(chǎn)生電。光子提供的能量會讓材料中的電子變得松散從而能自由移動，但這一過程（發(fā)冷光過程）可能也會產(chǎn)生新光子。新式太陽能電池背后的理念是：應讓這些并不直接來自于太陽光的新光子能容易地從電池中逃逸。米勒表示：“盡管這與直覺相悖，但從數(shù)學角度而言，使新光子逃逸會讓電池產(chǎn)生更多電壓。”
米勒解釋道：“從根本上而言，太陽能電池的吸光和發(fā)光之間存在著熱力學關系。讓太陽能電池發(fā)光，那么，光子就不會在太陽能電池內(nèi)”失去”，就會增加太陽能電池產(chǎn)生的電壓。發(fā)光越好的太陽能電池產(chǎn)生的電壓越高，轉化效率也越高。”米勒表示，盡管冷光發(fā)射過程會增加電壓這一理論并不新鮮，但從沒有人想過用其來設計太陽能電池。
雅布龍諾維奇說，他參與創(chuàng)辦的阿爾塔設備公司去年使用新概念設計出的一種由砷化鎵制成的太陽能電池模型就取得了高達28.3%的創(chuàng)紀錄轉化效率。該進展應部分歸功于他們在設計電池時，也讓光能盡可能容易地從電池中逃逸，他們使用的技術包括改進電池背面，確保產(chǎn)生的光子被反射回材料中，從而產(chǎn)生更多電力。
雅布龍諾維奇希望能利用最新技術，讓太陽能電池的轉化效率超過30%。該研究適用于各種類型的太陽能電池，有望讓整個太陽能電池領域大大受益。科學家們將在5月6日至11日于加州舊金山舉辦的激光器和電子設備大會上宣讀最新成果。
