斯坦福大學的一組研究人員研究了過渡金屬二硫屬化物(TMD)太陽能電池在室內環境中收集光的潛力，并發現與其他電池技術相比，這些設備具有最高的潛力。
TMD是一種二維材料，具有出色的半導體特性和高光吸收系數。這使得它們適合生產半透明和柔性太陽能電池，并有望應用于航空航天、建筑、電動汽車和可穿戴電子產品，這些領域非常需要輕質、高功率重量比和靈活性。
“我們的工作評估了過渡型TMD太陽能電池為室內物聯網設備供電的潛力，”該研究的通訊作者Frederick Nitta告訴《光伏》雜志�！敖Y果表明，TMD太陽能電池在各種照明條件下的表現都優于商用室內光伏電池。我們的研究強調，提高材料質量和優化設計是提高效率的關鍵�？傮w而言，TMD太陽能電池可以為不斷擴大的物聯網生態系統提供實用、可持續的能源解決方案�！�
“過渡金屬二硫化物是層狀材料，如WSe2和MoS2，它們具有高光吸收率、良好的帶隙，即使存在一些缺陷，也正在迅速成為此類應用的‘足夠好’材料，”合著者Eric Pop補充道。“我們使用一個現實的詳細平衡模型，測量光學特性和幾種復合機制，包括缺陷，來研究它們的基本性能極限。在大多數情況下，即使使用當今可用的材料，最大化太陽能電池性能的TMD厚度也只有20到30納米�！�
在發表于《設備》雜志上的論文《用于室內能量收集的過渡金屬二硫屬化物太陽能電池》中，研究小組考慮了由二硫化鉬(MoS2)、二硒化鉬(MoSe2)、二硫化鎢(WS2)和二硒化鎢(WSe2)等TMD材料制成的單結太陽能電池在不同材料品質和各種室內照明條件下的性能。
科學家使用了一個平衡模型，該模型結合了測量的光學特性以及輻射、俄歇和肖克利-里德-霍爾(SRH)復合，以及各種室內光源，包括緊湊型熒光燈(CFL)、發光二極管(LED)、鹵素燈和低強度AM1.5G照明。
“我們發現，TMD太陽能電池的性能優于現有的室內光伏技術，其電能轉換效率極限在熒光燈下可達36.5%，在LED燈下可達35.6%，在鹵素燈下可達11.2%，在500勒克斯的低光AM1.5G照明下可達27.6%”，科學家表示。“憑借當今的材料質量，TMD太陽能電池在熒光燈下可達23.5%，在LED燈下可達23.5%，在鹵素燈下可達5.9%，在500勒克斯的低光AM1.5G照明下可達16.3%。”
他們得出結論，TMDPV設備有潛力超越其他商用室內光伏技術。“未來的工作需要專注于進一步完善TMD太陽能電池的電氣和光學設計，以充分利用其高效率潛力并使其適應更廣泛的商業應用，”他們說。
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