斯旺西大学（Swansea University）和奥博学术大学（Åbo Akademi University）的物理学家通过创建一个新的分析模型，在太阳能电池技术方面取得了重大进展。该模型加深了人们对薄膜光伏（PV）设备的理解，并提高了其效率。
斯旺西大学和奥博阿卡德米大学的新模型提高了薄膜太阳能电池的效率。它解决了传统肖克利二极管方程的局限性，优化了电力收集并最大限度地减少了重组损耗。研究人员开发出一种新的分析模型，挑战了长期以来的肖克利二极管方程，加深了人们对薄膜光伏（PV）设备的理解，提高了其效率。他们的研究结果阐明了这些灵活、低成本的太阳能电池如何通过平衡电力收集和最大限度地减少电荷重组损耗来实现更高的效率。
肖克利二极管方程式（Shockley diode equation）创建了PN结二极管的电流I和电压V D的关系。这个关系是在二极管的电流-电压特性曲线（又称伏安特性）：
近八十年来，肖克利二极管方程一直在解释电流如何流过太阳能电池；电流为您的家庭供电或为电池组充电。然而，这项新研究挑战了人们对下一代太阳能电池（即薄膜太阳能电池）这一特定类别的传统理解。由于现有分析模型无法完全解释的因素，这些由柔性低成本材料制成的薄膜太阳能电池效率有限。
这项新研究揭示了这些太阳能电池如何实现最佳效率。它揭示了收集光产生的电能与尽量减少电荷相互抵消的重组造成的损失之间的关键平衡。
第一作者、芬兰奥博阿卡德米大学的Oskar Sandberg博士说：“我们的研究结果为了解低移动性光伏设备中电荷收集的驱动和限制机制以及最终的功率转换效率提供了重要见解。”
这些太阳能电池以前的分析模型存在一个盲点：“注入载流子”--从触点进入设备的电荷。这些载流子极大地影响了重组，限制了效率。
主要研究人员、斯旺西大学的Ardalan Armin副教授解释说：“传统模型无法捕捉全貌，尤其是对于这些采用低迁移率半导体的薄膜电池。我们的新研究引入了一个新的二极管方程式，专门用于解释这些关键的注入载流子及其与光生载流子的重组，从而弥补了这一不足。”
注入电荷和光生电荷之间的重组在传统太阳能电池（如硅光伏电池）中并不是一个大问题，因为硅光伏电池的厚度是下一代薄膜光伏电池（如有机太阳能电池）的数百倍。
这个新模型为设计更高效的薄膜太阳能电池和光电探测器、优化现有设备以及分析材料特性提供了一个新框架。它还可以帮助培训用于设备优化的机器，标志着下一代薄膜太阳能电池的开发向前迈出了重要一步。
