在“PVJapan2014”上，日本大阪大學(xué)產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究所的研究員江村修一等人提出了倒霉用pn結(jié)的新原理的太陽(yáng)能電池方案。理想環(huán)境下，這種太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率有望到達(dá)70～80％。

新原理的思路是，利用晶體內(nèi)的極性，也便是自覺(jué)極化引發(fā)的內(nèi)部電場(chǎng)梯度來(lái)疏散激子（成對(duì)的電子與空穴）。太陽(yáng)能電池常用的質(zhì)料Si沒(méi)有極性，但不少化合物的晶體都具有強(qiáng)極性。當(dāng)這些質(zhì)料在內(nèi)部電場(chǎng)梯度的作用下汲取光子生成激子后，電子與空穴將自覺(jué)性地疏散至差異偏向。根據(jù)具體假想，太陽(yáng)能電池元件的布局是在InN層與電極之間夾入300nm～350nm厚、帶隙為0.92eV的InGaN層。

對(duì)付一樣平常的太陽(yáng)能電池，疏散激子、使電子與空穴分別轉(zhuǎn)移到差異電極是由pn結(jié)來(lái)完成的。而江村表現(xiàn)，只利用內(nèi)部電場(chǎng)梯度疏散激子具有許多好處，此中最大的好處是可以大概淘汰電子與空穴的復(fù)合和熱弛豫。

舉例來(lái)說(shuō)，一樣平常的Si類(lèi)太陽(yáng)能電池為了提升光汲取率，僅活性層每每就到達(dá)數(shù)十μm乃至更厚。這使得大多數(shù)波長(zhǎng)短、能量高的光子在遠(yuǎn)離pn結(jié)的地方就變成“熱激子”，在抵達(dá)pn結(jié)疏散成電子和空穴之前，就已經(jīng)因復(fù)合和熱弛豫而孕育產(chǎn)生喪失。

已往的單結(jié)太陽(yáng)能電池存在的問(wèn)題是，波長(zhǎng)短于帶隙的光因熱弛豫而喪失，而波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光會(huì)產(chǎn)生透射，無(wú)法有效利用。這種征象被稱作“Shockley-Queisserlimit”，干系到單結(jié)太陽(yáng)能電池的最大性能。

而這次提出的新型太陽(yáng)能電池的光活性層利用的InGaN的厚度為300nm～350nm。據(jù)江村介紹，InGaN差異于Si，屬于直接遷移型，光汲取率高，“只需100nm左右的厚度就能汲取照射光芒的1/2”，300nm則可汲取大部門(mén)的光芒。相對(duì)付載流子的壽命，該層到電極的距離也比力短。因此“沒(méi)有聲子散射，也不產(chǎn)生熱弛豫”。這就消除了決定“Shockley-Queisserlimit”的兩大喪失緣故原由中的一個(gè)。

紅外線等長(zhǎng)波長(zhǎng)電磁波的透射喪失依然存在。但是，議決控制InGaN中In的因素，使帶隙縮小到0.92eV后，無(wú)法利用的紅外線的能量比可以低沉到陽(yáng)光團(tuán)體的10％。

江村表現(xiàn)，雖然思量到這10％和光反射等造成的喪失，也可以使團(tuán)體喪失低沉到20～30％。換言之，在理想環(huán)境下，可以大概實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率為70～80％的太陽(yáng)能電池。

但制止當(dāng)下，這種太陽(yáng)能電池還停頓在理論過(guò)程。江村表現(xiàn)，“以后就要實(shí)際制作元件并舉行評(píng)估”。