光电-热电耦合效应可以提升太阳电池效率

近日，中国科学院教授、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结合机制，完成了长波红外光热能的应用，将太阳能电池的能量转换效率提高到27%以上，为高效太阳能电池的发展提供了新的思路。能源与环境科学发表了相关成果。

提高太阳能电池效率的光电-热电耦合效应示意图。大连化学物质供应图

由于Shockley-Queisser的理论极限，传统太阳能电池的能量转换效率受到限制。主要原因是长波区的光子不能通过光电转换使用。因此，如何利用长波区的能量是有效利用太阳能全光谱能量的主要挑战之一。对于这一挑战，该团队提出了光电热电双效应莲藕的想法。

在这项工作中，团队根据钙钛矿材料的热电特性和低导热特性，在电池内部建立了一个垂直温度场，以刺激热电效应，并将长波区的红外热能转化为电能。同时，短波区的光子通过光伏效应将其转化为电能，从而实现太阳能的全光谱能量应用。通过调节太阳能电池的结构和载流子的传输特性，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)之间的耦合效应。结果表明，基于FAPBI?莲藕热电效应后，能量转换效率从基准值25.6提高。

这一结果初步验证了光电-热电双效应藕合策略在提高太阳能电池性能方面的可行性。