新型太阳能电池材料：能够回收光子并提高电池效率

材料牛注：科学家发现卤化物铅钙钛矿是未来制作太阳能电池的理想材料，这是因为这类材料独有的特性——光子回收。

科学家发现，混合卤化铅钙钛矿（以下简称HLHP）是一种非常有前景的材料，它能回收光能，从而有望大幅提高太阳能电池的效率。

HLHP是某一特定类型合成材料中的一族，这类合成材料因为其有望推动太阳能领域的变革，而成为研究的重点。钙钛矿太阳能电池在几年之内发展迅速，不仅成本有所下降、变得易于生产，并且在能源效率方面也逐渐逼近传统太阳能材料硅。

太阳能电池工作的原理是，太阳能电池吸收太阳光子的能量之后被激发并产生带正电和负电的电荷，这个过程是可逆的，当正负电荷重新结合在一起的时候，又会放出一个光子（再生光子）。研究表明，钙钛矿电池还有一项能力，那就是可以重吸收这些再生光子，这就是我们所说的“光子回收”。这就使得在太阳能电池内部产生光子的“汇聚效应”，就像凸透镜的聚光作用。

研究人员称，HLHP的这项能力有望提升太阳能电池板的能源效率。

这项研究是基于一个现有的、由Richard Friend小组领导的协同项目，该项目不仅关注于材料在太阳能电池领域的应用，还关注于其在发光二极管领域的应用。Richard Friend是卡文迪许实验室的教授和剑桥大学圣约翰学院的职员。该项目的合作伙伴还有来自牛津大学的Henry Snaith领导的团队，以及来自阿姆斯特丹分子物理研究所的Bruno Ehrler的团队。

研究的协同作者、在卡文迪许实验室研究钙钛矿的Felix Deschler说：“大量证据表明，这种材料绝对可靠，并且为提高太阳能电池效率提供了一种思路。开发利用这种现象的制造工艺并不复杂，这就为该项技术的迅速发展扫清了障碍。”

2012年，研究人员首次测试了以钙钛矿为基的太阳能电池，到2013年取得了突破性进展，宣告该种电池的研发成功。Science杂志将这一事件标为2013年年度突破之一。

从这时起，科学家在提高该电池光电转换效率上的进度突飞猛进。最新的实验表明，能量转换效率已高达20%，这与传统硅太阳能电池的转换效率相当。考虑到钙钛矿基太阳能电池的“光子回收”特性，科学家声称，光电转换效率还能进一步提高。

在Science杂志上发表的这项研究报告显示，当一束激光照射到500nm厚的碘化铅钙钛矿样品上时，钙钛矿放出光子，研究人员根据发射出的光来检测样品内部的光子的活性。

感谢材料人编辑部杨洪基提供素材。

原文链接：Solar cell material can recycle light to boost efficiency

该研究成果已经被science收录：Photon recycling in lead iodide perovskite solar cells