随着全球脱碳浪潮加速，太阳能作为一种绿色、可持续的能源，正受到全世界的广泛关注和重视，如何提高光伏太阳能的转换效率是科研人员一直在探索的课题。

近期，德国的一个科学家团队在这方面取得了重大突破，即揭示了光子的激子裂变（exciton fission）机制，它可以将太阳能发电效率提高三分之一，可能会给光伏技术带来革命性的变化。最新研究成果已于近期发表在了《自然》杂志上。

激子裂变指的是一种在特定材料（如五苯基）中发生的现象，一个光子激发两个电子。对于光伏技术而言，这一现象有可能提高太阳能电池的光电转换效率。传统的硅太阳能电池中，一个光子只能激发一个电子，因此，如果能够利用激子裂变现象提高光电转换效率，将对太阳能产业产生深远影响。

这一最新突破是由来自德国的弗里茨·哈伯研究所、柏林工业大学和维尔茨堡大学的科学家们发现的。他们通过采用时间和角度分辨光电发射谱技术，观察了电子在飞秒时间尺度上的动态过程。

这一尖端技术使得研究人员首次捕捉到了瞬间激发电子的影像。通过分析这些影像，他们揭示了激子裂变的具体机制：在五苯基中，一个光子首先激发一个电子，然后这个电子将能量传递给另一个电子。

研究人员指出，在光伏太阳能领域，激子裂变具有重大的应用潜力。将具有激子裂变特性的五苯基等材料应用于硅太阳能电池中，可能会使光电转换效率提高约1/3。

“这对于太阳能作为未来主要能源来源的趋势具有重要意义。未来，基于激子裂变机制的新一代太阳能电池有望逐步取代传统硅太阳能电池，成为光伏太阳能领域的主流技术。”他们说。

不过，尽管激子裂变机制的发现具有重大的科学价值和实际意义，但将其应用于光伏太阳能电池的研究仍然面临一系列挑战。

例如，如何在硅太阳能电池中引入五苯基等具有激子裂变特性的材料、如何提高光电转换效率以及如何降低成本等问题，仍需科学家们进一步研究。

编辑/范辉