美國國家可再生能源實驗室（NREL）宣布了已證實太陽能電池上會有多激子產生（MEG：multiple exciton generation）現(xiàn)象的消息。在含有PbSe量子點的太陽能電池上，用從電極上取出的電子數(shù)與被吸收光子數(shù)之比定義的外量子效率為114±1％。詳細內容已經請參見2011年12月16日的學術雜志《科學》上發(fā)表的論文。這對于開發(fā)“第三代”太陽能電池技術，可謂是重要的一步。
截止目前，普通太陽能電池在光電轉換時，相對于1個被吸收的光子只能產生1個電子空穴對（激子）。從1個激子可獲得的最大電量取決于半導體材料的帶隙。因此，能量小于帶隙的光子對光電轉換起不到作用，而能量遠遠大于帶隙的光子即使被半導體吸收，也只能獲得與帶隙相應的電量。其他能量則變成熱量而喪失。這稱為“Shockley-Queisser極限”，是太陽能電池轉換效率難以提高的原因之一。
而MEG是指當能量為帶隙2倍以上的1個光子被材料吸收時，會產生兩個以上激子的現(xiàn)象。如果能夠應用于太陽能電池，則能夠實現(xiàn)突破原來極限的高轉換效率。如果對于某種波長的光，太陽能電池的內量子效率達到100％以上，則可證明該光發(fā)生了MEG。
此次，NREL研究人員Arthur J. Nozik的研究小組，試制出了對于能量為3.44eV的紫外線，其內量子效率約為130％、外量子效率約為114％的量子點太陽能電池。由此證實了MEG可在太陽能電池中發(fā)生且能夠有效利用。Nozik于1997年首次預測MEG現(xiàn)象能在半導體中發(fā)生，并一直在引領著MEG研究（本站報道）。論文中寫道，以前也曾有研究證實太陽能電池的內量子效率超過100％，但在電子獲取方面存在課題，因此外量子效率仍低。而此次的太陽能電池不僅內量子效率、外量子效率也大大超過100％，“這是表明MEG發(fā)生的決定性證據(jù)”（論文）。
證實了MEG的量子點太陽能電池，是在玻璃基板上依次層疊作為透明電極的ITO層、40～60nm厚的ZnO層、50～250nm厚的PbSe量子點層及Au電極而制成的。PbSe量子點是在化學溶液中制作的。內量子效率130％，是太陽能電池帶隙為0.72eV時，與能量為3.44eV（波長約為360nm）的紫外線區(qū)域光子的比值。據(jù)稱，可計算出，MEG本身約為帶隙的2.6倍、即約1.9eV以上（波長約為653nm以下）的可見光也能夠發(fā)生。
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