導讀：日本研究人員展示了一種“熱回收”太陽能電池的新概念，他們聲稱這種電池有可能超過電池效率的理論極限。然而，他們說，一種適合能量過濾層的材料還沒有被發現。該電池配備了一個100微米厚的硅吸收器，兩個電極和載能過濾層放置在吸收器和電極之間。

來自日本國家先進工業科學技術研究所（AIST）可再生能源研究中心和東京大學固體物理研究所（ISSP）的科學家展示了熱回收（HERC）太陽能電池的新概念。該設計依賴于晶體硅，而不是昂貴的強吸收直接缺口半導體材料。

在發表于《物理評論應用》的論文《熱回收太陽能電池》中，演示的太陽能電池配備了一個100微米厚的硅吸收層，可以在高溫下提取“熱”電荷載體，在它們的能量以熱的形式損失之前。

該電池還包括兩個電極，以及位于吸收器和電極之間的載流子能量過濾層。由于能量過濾層的溫度梯度，電池的性能有所提高。

該模擬基于太陽能電池的非平衡理論。該理論描述了吸收器中載流子的動力學、熱分解和萃取過程，并供應了一組速率方程來確定電子微觀狀態下的分布函數。

根據科學家們的說法，這種新的電池概念表明，硅太陽能電池的轉換效率還有提高的空間，超過了所謂的沖擊－奎塞爾極限，即理論效率的最大值34％左右。

AIST的研究員KenjiKamide說：“我們和其他與我們合作的團隊現在正試圖通過實驗室水平的實驗來獲得它的概念證明。”

他認為，濾波層的半導體材料要有合適的帶偏移量，為能量選擇性載流子傳輸供應最佳的阻擋高度，同時還要低導熱系數，以獲得濾波層內部較大的溫度梯度。“現在我們正在尋找用于能量過濾層的最佳候選材料，”他說。

據微鋰電小組分析，與傳統的太陽能電池不同，該電池具有正溫度依賴性，這意味著吸收器的效率隨著溫度的升高而提高。此外，Kamide說：“實現這一目標的關鍵和最具挑戰性的技術是找到合適的能源過濾層材料，防止安裝到（熱回收）HERC結構中可能出現的任何其他問題。”

當被問及這種電池的成本時，Kamide表示，現在尚無法進行成本估算，因為候選材料尚未確定。他肯定地說：“當然，低成本材料應該更好。”