光电-热电耦合效应可以提升太阳电池效率。 近日，中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员李灿团队发现了光伏效应与热电效应的耦合机制，实现了长波红外光热能的利用，提升太阳电池的能量转换效率至27%以上，为发展高效太阳电池提供了新思路。相关成果发表在《能源与环境科学》上。
光电-热电耦合效应提升太阳电池效率示意图。大连化物所供图
传统太阳电池的能量转换效率受限于Shockley-Queisser理论极限，其主要原因是长波区光子不能被光电转化利用。因此，高效利用太阳全光谱能量的主要挑战之一就是如何利用长波区的能量。针对该挑战，团队提出了光电-热电双效应耦合的思路。
在本工作中，团队基于钙钛矿材料的热电性质和低热导率特性，在电池内部构建垂直温度梯度，从而激发热电效应，将长波区红外光热能转化为电能。与此同时，短波区光子通过光伏效应将其转换为电能，以期实现太阳全光谱能量的利用。团队通过调控太阳电池结构及载流子传输特性，实验验证了光生载流子（光电效应）与热扩散载流子（热电效应）的耦合效应。结果表明，基于FAPbI?的太阳电池在耦合热电效应后，能量转换效率从基准值25.65%提升至27.17%。
这一结果初步验证了光电-热电双效应耦合策略在提升太阳电池性能方面的可行性。（来源：中国科学报 孙丹宁）
相关论文信息：https://doi.org/10.1039/D5EE01548K
作者：李灿等 来源：《能源与环境科学》
