性能更好的太陽能電池是加速積極清潔能源革命的關鍵途徑。今天的大多數太陽能電池板都是基於矽的，並且具有單結。矽太陽能電池能量吸收效率的理論上限，稱為 Shockley-Queisser 極限，約為 33.7%。
目前，弗勞恩霍夫保持著商用矽單結太陽能電池的記錄，約為 26%，因此仍有很大的改進空間來達到極限。但亞利桑那州立大學和俄克拉荷馬大學的研究人員可能已經發現了一種利用多餘熱量突破理論極限的方法。
太陽能電池吸收的能量多達 50% 以熱量的形式損失掉。這種多餘的能量來自於光伏過程中的帶電粒子吸收的能量超過了激發電子並將其以電能形式發送出去所需的能量。這些團隊正在開發構建所謂的熱載流子太陽能電池 (HCSC) 的途徑，以對抗這些熱能損失並提高效率。
HCSC 是幾十年前由 RT Ross 和 AJ Nozik 首次構想出來的。兩位研究人員推測，攜帶多餘熱量的粒子或熱載流子可以被隔離並存儲在一個捕捉能量的晶格結構中。實驗證明這是可能的，但尚未建立功能性 HCSC 細胞。
《能源光子學雜誌》上的新研究概述了將 HCSC 從理論轉化為實踐必須滿足的許多條件。這種做法涉及在半導體的能帶結構中創建「衛星谷」，熱載流子可以在其中臨時存儲而不會造成能量損失。衛星谷將多餘的熱粒子的動能轉化為勢能，將粒子從損失變為存儲。
研究人員能夠通過使用銦鎵砷和鋁 (InGaAs/InAlAs) 結構成功地證明通過衛星谷效應存儲熱量。
研究人員指出，這個概念並不是一個完整的解決方案，有效地收集存儲的勢能作為電力需要進一步測試。但是，存儲這種多餘能量的演示為最終可能超過 Shockley-Quiesser 極限的技術開闢了道路。
在其他地方，N-TOPCon 和異質結 (HJT) 電池等新技術正在努力推動光伏效率的發展。
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