1961年，William Shockley和Hans-Joachim Queisser[1]计算出硅基太阳能电池板的最大理论效率为30%。换句话说，只有不到三分之一的阳光照射到太阳能电池板上，能够转化为电能。
今天，只有用于航天器的高端太阳能电池板达到了这一最高效率极限。这些面板对于正常的商业用途来说太贵了。在屋顶和太阳能发电厂中使用的太阳能电池板的平均价格要便宜得多，但其效率约为22%。
问题是硅只对特定的波长有反应，尤其是电磁波谱中的红色和黄色部分。光谱中的红外部分较长的光波太弱，无法产生电流。光谱中蓝色和绿色部分的较短光波在撞击太阳能电池中的硅时不会产生任何电流——它们最多只能反射出去。在最坏的情况下，它们会产生热量，从而降低面板的效率。
一个好的想法变成了一个新的业务
2014年，剑桥大学(University of Cambridge)的阿克谢·拉奥(Akshay Rao)和一组研究人员有了一个聪明的想法。如果有办法把蓝色和绿色光波转换成红色光波呢?这将使太阳能电池板的效率提高到35%左右，比目前使用的传统太阳能电池板高出约50%。你能想象这对可再生能源世界意味着什么吗?
剑桥大学采纳了这个想法，并将其作为一家新技术公司的基础，该公司名为剑桥光子技术[3]。根据发表在《自然》杂志[4]上的一项研究，它是如何工作的。
Rao开发了一种光子倍增器薄膜，由一层称为并五苯的有机聚合物组成，其中布满了硒化铅量子点——一种无机材料的小型发光块。这种聚合物吸收蓝色和绿色的光子，并将它们转换成成对的激子。这些激子流向量子点，量子点吸收这些激子并发射出能量较低的红色或红外光子。
当薄膜被放置在硅太阳能电池上时，来自量子点的光照射到硅上。与此同时，来自太阳的红色和红外波长直接穿过聚合物薄膜，像往常一样击中硅。结果是更多可用的光子撞击硅，增加了电流的产生。”
Wilson说:“你在保持进出的总能量的同时，也使硅在其擅长转化为电能的光谱部分接收到更高的光子通量。”要了解更多这方面的工作原理，请参见下面的视频。
进步是需要时间的
你有没有注意到，引发这一切的研究始于2014年?8年后的今天，Rao说他希望到2022年底能有一个效率为31%的工作原型。太阳能电池板能效达到35%的目标最早要到2025年。请注意，这条新闻与我们一直报道的关于电池技术突破的报道非常相似。想出新点子很容易。把它们变成商业上可行的产品是困难的。
CPT方法的关键在于，它的光子分裂层可以在生产过程中应用于任何太阳能电池板，而不会在生产阶段发生任何重大变化。如果这项新技术有任何商业成功的希望，这是一个关键的考虑因素。威尔逊说:“我们的整个方法是……制造一种简单、无毒的材料，没有电连接，对现有的设计增加很少的复杂性。”
威尔逊说，一旦CPT证明其技术是可行的，潜在的回报将是巨大的。“很明显，这是一个相当紧迫的需求，而这项技术，如果它能像承诺的那样工作，将大大满足这一需求。”我们和全世界都等不及了。
Solar Panels From CPT Break Efficiency Barrier - Solar Insider
By Solarinsider On Jan 25, 2022