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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

首頁 > 科研進(jìn)展

科研人員發(fā)現(xiàn)光電-熱電耦合效應(yīng)可提升太陽電池效率

2025-06-19 大連化學(xué)物理研究所

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語音播報

????傳統(tǒng)太陽電池能量轉(zhuǎn)換效率受限于Shockley-Queisser理論極限，其長波區(qū)光子難以被光電轉(zhuǎn)化利用。目前，如何利用長波區(qū)的能量來高效利用太陽全光譜能量是相關(guān)領(lǐng)域的研究難點(diǎn)之一。

????針對上述問題，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員李燦團(tuán)隊(duì)提出了光電-熱電雙效應(yīng)耦合思路。研究人員基于鈣鈦礦材料熱電性質(zhì)和低熱導(dǎo)率特性，在電池內(nèi)部構(gòu)建垂直溫度梯度（ΔT），激發(fā)熱電效應(yīng)，進(jìn)而將長波區(qū)紅外光熱能轉(zhuǎn)化為電能。同時，短波區(qū)光子通過光伏效應(yīng)將其轉(zhuǎn)換為電能，以期實(shí)現(xiàn)太陽全光譜能量的利用。進(jìn)一步，研究通過調(diào)控太陽電池結(jié)構(gòu)與載流子傳輸特性，驗(yàn)證了光生載流子（光電效應(yīng)）與熱擴(kuò)散載流子（熱電效應(yīng)）的耦合效應(yīng)。結(jié)果表明，基于FAPbI?的太陽電池在耦合熱電效應(yīng)后，能量轉(zhuǎn)換效率從基準(zhǔn)值25.65%提升至27.17%（ΔT=10℃）。這一結(jié)果初步驗(yàn)證了光電-熱電雙效應(yīng)耦合策略在提升太陽電池性能方面的可行性。

該研究發(fā)現(xiàn)了光伏效應(yīng)與熱電效應(yīng)耦合機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了長波紅外光熱能利用，提升太陽電池能量轉(zhuǎn)換效率至27%以上，為發(fā)展高效太陽電池提供了新思路。

近日，相關(guān)研究成果以Synergistic Cooperation between Photovoltaic and Thermoelectric Effects in Solar Cells為題，發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》（Energy & Environmental Science）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會等的支持。

論文鏈接

大連化物所發(fā)現(xiàn)光電-熱電耦合效應(yīng)可提升太陽電池效率

????傳統(tǒng)太陽電池能量轉(zhuǎn)換效率受限于Shockley-Queisser理論極限，其長波區(qū)光子難以被光電轉(zhuǎn)化利用。目前，如何利用長波區(qū)的能量來高效利用太陽全光譜能量是相關(guān)領(lǐng)域的研究難點(diǎn)之一。????針對上述問題，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員李燦團(tuán)隊(duì)提出了光電-熱電雙效應(yīng)耦合思路。研究人員基于鈣鈦礦材料熱電性質(zhì)和低熱導(dǎo)率特性，在電池內(nèi)部構(gòu)建垂直溫度梯度（ΔT），激發(fā)熱電效應(yīng)，進(jìn)而將長波區(qū)紅外光熱能轉(zhuǎn)化為電能。同時，短波區(qū)光子通過光伏效應(yīng)將其轉(zhuǎn)換為電能，以期實(shí)現(xiàn)太陽全光譜能量的利用。進(jìn)一步，研究通過調(diào)控太陽電池結(jié)構(gòu)與載流子傳輸特性，驗(yàn)證了光生載流子（光電效應(yīng)）與熱擴(kuò)散載流子（熱電效應(yīng)）的耦合效應(yīng)。結(jié)果表明，基于FAPbI?的太陽電池在耦合熱電效應(yīng)后，能量轉(zhuǎn)換效率從基準(zhǔn)值25.65%提升至27.17%（ΔT=10℃）。這一結(jié)果初步驗(yàn)證了光電-熱電雙效應(yīng)耦合策略在提升太陽電池性能方面的可行性。該研究發(fā)現(xiàn)了光伏效應(yīng)與熱電效應(yīng)耦合機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了長波紅外光熱能利用，提升太陽電池能量轉(zhuǎn)換效率至27%以上，為發(fā)展高效太陽電池提供了新思路。近日，相關(guān)研究成果以Synergistic Cooperation between Photovoltaic and Thermoelectric Effects in Solar Cells為題，發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》（Energy & Environmental Science）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會等的支持。論文鏈接大連化物所發(fā)現(xiàn)光電-熱電耦合效應(yīng)可提升太陽電池效率

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