▲研究人员使光伏电池所用的半导体中的晶体产生物理畸变，从而获得了更多能量。
通过使光伏电池所用的半导体中的晶体产生物理畸变可以获取更多的能量。英国华威大学物理系教授Marin Alexe和Ming-Min Yang、Dong Jik Ki等将这一研究成果于近日发表在《科学》杂志。
华威大学的研究人员对影响商业化太阳能电池效率的物理因素进行了研究。目前，大部分太阳能电池均由两层半导体材料构成，其交界面形成PN结。其中，P型区为正电荷载流子（可由电子充填的空穴），N型区为负电荷载流子（电子）。当太阳能电池吸收光时，PN结处将维持一种内场，将光激发的载流子向相反方向分裂，进而产生电流和电压。PN结对于能量获取极为重要，但其效率是有限的——理想条件下，太阳能电池将吸收的太阳光转化为电能的最大效率值为33.7%。
除此之外，虽然其他材料还能以另外的方式收集光子产生的电荷（反常光伏效应），但反常光伏效应多发生在特定的半导体和绝缘体中，它们由于本身的非中心对称结构而使产生的电压高于材料的带隙。遗憾的是，当前已知的具备反常光伏效应的材料，发电效率偏低，未在实际发电系统中应用。
华威大学的研究人员试图了解，是否能以某种方式将商业化太阳能电池中高效的半导体转化为非中心对称结构的材料，从而使其具有反常光伏效应。首先，他们利用原子力显微镜的导电探针尖将半导体改造为“纳米压痕仪”。然后用它挤压并改变钛酸锶、二氧化钛和硅的单个晶体的形态。最终，他们成功地将这3种材料的结构转变为非中心对称，并证实它们具备反常光伏效应。
Marin Alexe教授说：“扩大具有反常光伏效应的材料范围有以下优点：不再需要结；具有良好光吸收性能的半导体都可以用于太阳能电池制造；克服了萧克利-奎伊瑟极限。这对于太阳能电池行业的未来发展具有重大价值。”
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编译：雷鑫宇 责编：李雪
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