來自新南威爾士大學（UNSW）悉尼的研究人員開發出一種新型太陽能電池技術，這項技術有望提高矽光伏電池的效率。該團隊提出了一種新的方法，潛力可使太陽能板的效率超過 30%，這是一個顯著的改善，因為目前商業面板的效率通常在 20% 到 25% 之間。此外，這一方法還可能使面板在運行時的溫度降低至 2.4°C（36.32°F），這一因素預計能將其功能壽命延長約 4.5 年。
這一發展解決了材料挑戰的關鍵。以往在這一領域的研究通常使用一種名為四苯烯的分子，但該分子在空氣中化學不穩定，因此不適合商業生產。UNSW 團隊報告成功使用了一種更為穩定且光穩定的有機分子——雙吡咯萘啶二酮（DPND），該分子與結晶矽光伏電池相容，並適合大規模生產。
主要研究者、UNSW 光伏與可再生能源工程學院（SPREE）院長 Ned Ekins-Daukes 教授表示：「我們已經開發出一條實用的路徑，能夠提高矽太陽能電池的輸出，而不需要堆疊結構的成本和複雜性，行業現在可以進行試驗。」這項技術基於一種稱為「單重激發」的過程。在傳統的矽太陽能電池中，來自光譜藍色或綠色部分的高能光子被吸收，並創造出一對電子-空穴對。
然而，光子在矽帶隙以上的任何能量都會迅速以熱量的形式損失，這一過程被稱為熱化損失，限制了整體效率。單重激發過程的運作方式則有所不同。研究人員在新聞稿中解釋道：「當將單重激發材料層疊在矽電池上時，它可以捕捉高能光子並將其分裂成兩個與矽帶隙相匹配的激子，並各自形成一對電子-空穴對。」這一過程使得來自藍色高能光子的電氣產量翻倍，並減少了熱量的產生。
這一技術的商業潛力相當可觀。每個面板的功率輸出增加意味著為達到目標能量容量所需的面板數量會減少，這樣可以降低相關的系統平衡成本，包括安裝硬件、布線和安裝勞動力，並減少安裝的物理佔地面積。熱量的減少還帶來了進一步的好處，除了延長面板的長期耐用性外，較低的運行溫度還可以改善實時性能，因為矽電池的效率通常在溫度上升時會降低。
這一方法與堆疊太陽能電池有所不同，後者需要多個半導體結構的堆疊，並需要對整個電池架構進行更複雜的重新設計。單重激發層被設計為現有矽技術的附加部分，這表明其具有更直接的整合路徑。UNSW 團隊已經為其工作的專利申請進行了保護，該項目現在正向 DPND 分子的生產擴大邁進，準備進行試點生產試驗。研究團隊的 Dr Jessica Yajie Jiang 表示：「我們現在正從基礎科學轉向實用的太陽能產品。」這一技術對行業、投資者和環境的影響可能是深遠的。
