斯坦福大学的一组研究人员研究了过渡金属二硫属化物(TMD)太阳能电池在室内环境中收集光的潜力，并发现与其他电池技术相比，这些设备具有最高的潜力。
TMD是一种二维材料，具有出色的半导体特性和高光吸收系数。这使得它们适合生产半透明和柔性太阳能电池，并有望应用于航空航天、建筑、电动汽车和可穿戴电子产品，这些领域非常需要轻质、高功率重量比和灵活性。
“我们的工作评估了过渡型TMD太阳能电池为室内物联网设备供电的潜力，”该研究的通讯作者Frederick Nitta告诉《光伏》杂志。“结果表明，TMD太阳能电池在各种照明条件下的表现都优于商用室内光伏电池。我们的研究强调，提高材料质量和优化设计是提高效率的关键。总体而言，TMD太阳能电池可以为不断扩大的物联网生态系统提供实用、可持续的能源解决方案。”
“过渡金属二硫化物是层状材料，如WSe2和MoS2，它们具有高光吸收率、良好的带隙，即使存在一些缺陷，也正在迅速成为此类应用的‘足够好’材料，”合著者Eric Pop补充道。“我们使用一个现实的详细平衡模型，测量光学特性和几种复合机制，包括缺陷，来研究它们的基本性能极限。在大多数情况下，即使使用当今可用的材料，最大化太阳能电池性能的TMD厚度也只有20到30纳米。”
在发表于《设备》杂志上的论文《用于室内能量收集的过渡金属二硫属化物太阳能电池》中，研究小组考虑了由二硫化钼(MoS2)、二硒化钼(MoSe2)、二硫化钨(WS2)和二硒化钨(WSe2)等TMD材料制成的单结太阳能电池在不同材料品质和各种室内照明条件下的性能。
科学家使用了一个平衡模型，该模型结合了测量的光学特性以及辐射、俄歇和肖克利-里德-霍尔(SRH)复合，以及各种室内光源，包括紧凑型荧光灯(CFL)、发光二极管(LED)、卤素灯和低强度AM1.5G照明。
“我们发现，TMD太阳能电池的性能优于现有的室内光伏技术，其电能转换效率极限在荧光灯下可达36.5%，在LED灯下可达35.6%，在卤素灯下可达11.2%，在500勒克斯的低光AM1.5G照明下可达27.6%”，科学家表示。“凭借当今的材料质量，TMD太阳能电池在荧光灯下可达23.5%，在LED灯下可达23.5%，在卤素灯下可达5.9%，在500勒克斯的低光AM1.5G照明下可达16.3%。”
他们得出结论，TMDPV设备有潜力超越其他商用室内光伏技术。“未来的工作需要专注于进一步完善TMD太阳能电池的电气和光学设计，以充分利用其高效率潜力并使其适应更广泛的商业应用，”他们说。
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