麻省理工学院的科学家们利用单线态激子裂变法提高了现有硅太阳能电池的敏化能力。这可以将太阳能电池的效率从18%提高到高达35%，从而使能量输出翻倍，并降低太阳能技术的成本。
减少对化石燃料的依赖并开发可持续未来的技术已变得势在必行。太阳能是一种可再生能源，它将太阳光转化为电能。太阳能电池最常见的材料是硅，它利用光伏效应将太阳光转化为电能。目前也在设计串联电池，这种电池通常包含钙钛矿电池，其每个部分都能利用太阳能光谱的不同部分，从而具有更高的效率。然而，目前市面上的太阳能电池效率有限，仅为15%至22%。
7月3日发表在《自然》杂志上的一项研究表明，利用单线态激子裂变效应，硅太阳能电池的效率可以提升至35%。这种效应是指单个光粒子（光子）可以产生两个电子-空穴对，而不是通常的一对。自20世纪70年代发现以来，单线态激子裂变现象已在多种材料中得到证实。这项研究旨在首次将这种效应应用于可行的太阳能电池中。
研究人员将四苯（一种已知具有单激子裂变效应的材料）的单激子裂变效应转移到了晶体硅中。四苯是一种碳氢化合物有机半导体。转移过程通过在激子四苯层和硅太阳能电池之间添加一层额外的薄层氮氧化铪（8埃）来实现，并将二者耦合起来。
这种微小的氮氧化铪层起到桥梁作用，使得并四苯层中能够产生高能光子，进而触发硅电池释放两个电子（而非通常的一个）。这种硅太阳能电池的敏化作用降低了热损耗，并提高了其对光的灵敏度。由于光谱中绿色和蓝色部分产生的输出更多，太阳能电池的能量输出翻了一番。这可以将太阳能电池的效率提高到高达35%。该技术与串联太阳能电池的不同之处在于，它只是增加了硅电池的电流，而无需增加额外的电池。
目前的研究表明，简易单线裂变硅太阳能电池可以提高效率，从而降低太阳能技术的整体能源生产成本。
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来源（S）
Einzinger, M. 等. 2019. 四苯中单线态激子裂变对硅的敏化作用. 自然. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
