馬里蘭大學電氣和計算機工程系助理教授杰瑞米 芒迪和研究生Yunlu Xu 以及Tao Gong設計了一種新型的納米太陽能電池，他們預計這種電池比傳統(tǒng)設備的效率勝出40%。這項新技術通過小型單個設備就可以產(chǎn)生更多的電力，可以徹底改變太陽能產(chǎn)業(yè)。

Xu, Gong,和芒迪將他們關于納米結構太陽能電池的肖克利·奎伊瑟效率極限的研究發(fā)表在《科學報告》期刊上，這是自然出版社的一個在線的，可公開獲取的期刊。這個期刊發(fā)表自然和臨床科學所有領域里有科學依據(jù)的基礎研究成果。

肖克利·奎伊瑟效率極限是指一個特定材料可實現(xiàn)的太陽能轉換效率極限，也是與新型光伏技術對比的標準。對于一個標準太陽能電池來說，效率極限是?33%。不過，最近人們想知道，納米太陽能電池是否也受到這個極限的約束。

現(xiàn)在，Xu, Gong,和芒迪已經(jīng)證實一個單結納米結構太陽能電池，在典型太陽光照下，最大理論效率是?42%。這超越了傳統(tǒng)平面器件的效率，但是沒有超過平面器件在聚光情況下(如利用鏡頭集中太陽光的太陽能電池)的肖克利·奎伊瑟效率極限。研究人員發(fā)現(xiàn)，納米結構太陽能電池，通過“內(nèi)置聚光”為制造高效光伏設備提供了一個重要路徑。即使當研究人員考慮大氣中光線散射效果時，納米結構太陽能電池通過?1,000的適度內(nèi)置聚光，也能夠實現(xiàn)35.5%的效率。

當芒迪和他的團隊設計和制造納米太陽能電池過程中，他們發(fā)現(xiàn)最大的挑戰(zhàn)來自納米加工技術。“一開始你設計一個運轉良好的太陽能電池，然后你開始在納米尺度上進行一些大的結構性改造，所有這些動作都沒有造成損失，”芒迪說。“幸運的是，我們現(xiàn)在已經(jīng)找到了一些有希望的材料和工藝，而且還有熱衷于此領域的一個團隊的學生，有望在太陽能技術領域大展拳腳。”