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科技日報記者?張佳欣
美國賓夕法尼亞大學研究人員在最新出版的第一期《設備》雜志上提出了一種輕量級二維過渡金屬二鹵化物（2D TMDC）太陽能電池的新設計，這種電池通過超晶格結構得到增強，增加了對太陽能的吸收，效率從5%提高到12%，非常適合于太空應用。
月球基地藝術概念圖。改進的2D TMDC太陽能電池可為太空探索和定居點提供能源。 圖片來源：P. Carril/歐洲空間局
賓夕法尼亞大學首席作者兼《設備》雜志顧問委員會成員迪普·賈里瓦拉表示，人們正在慢慢認識到，2D TMDC是極好的光伏材料。2D TMDC太陽能電池的重量僅為硅或砷化鎵太陽能電池的1/100。雖然該電池效率不如硅太陽能電池，但它們的單位重量產生的電力更多，這一特性被稱為“比功率”。由于其厚度只有3—5納米，但吸收的太陽光卻與商業太陽能電池相當。它們只有幾個原子厚，這種超薄特征使其獲得了“2D”的標簽。
該團隊認為，要想進一步提高這種電池的效率，必須正確考慮設備的激子。激子是太陽能電池吸收陽光時產生的，它們是2D TMDC太陽能電池高效吸收光能的關鍵。當激子的正負電荷分量被輸送到不同的電極時，太陽能電池就會產生電能。
通過對太陽能電池建模，研究團隊的新設計在實驗中演示的效率相較之前翻了一番，達到12%。
研究人員稱，這種器件的獨特之處在于它的超晶格結構，這意味著存在由間隔層或非半導體層隔開的交替的2D TMDC層，層之間的間隔允許多次反射光線。
下一步，研究人員希望在未來4—5年內設計出實際效率超10%的電池。
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