據美國麻省理工學院官網消息，該校科學家首次證明，使用太陽熱光伏設備（STPVs），太陽能電池的光電轉化效率有望突破理論限制。
最新研究的基本原理很簡單：不讓太陽能電池內無法使用的能量以熱的形式散失，所有能量和熱首先被一個中間元件吸收，讓元件達到能釋放熱輻射的溫度。通過調諧添加層的材料和構造，輻射能以合適波長的光釋放出來，而這一波長的光剛好能被太陽能電池捕獲，從而提高系統的光電轉化效率并降低太陽能電池的熱生成。
研究的關鍵在于使用了加熱時能釋放出精確波長光的納米光子晶體。在測試中，納米光子晶體被整合進一套擁有垂直對齊的碳納米管系統中，當該裝置加熱到1000攝氏度時，光子晶體會持續釋放出波長與近鄰光伏電池能捕獲的波段精確匹配的光，光伏電池捕獲此光后，會將其轉化為電流。研究人員使用一種擁有STPVs組件的光伏電池進行了測試，結果與理論預測匹配。
1961年起人們就知道，傳統太陽能電池的光電轉化效率存在肖克利·奎伊瑟效率極限。對目前太陽能電池板廣泛使用的單層硅基太陽能電池來說，轉化極限為32%。但有方法能提升太陽能電池板的總效率，例如使用多層電池，或者在其中使用STPVs設備，在生成電能之前將太陽光先轉化為熱。發表在新一期《自然·能量》雜志上的最新研究使用的正是后一種方法。
研究作者戴維·比爾曼稱，理論預測指出，讓傳統太陽能電池與其他高科技材料層攜手，能讓轉化效率達到理論限制的兩倍多。與傳統光伏設備相比，這套新系統優勢明顯。首先，光子設備基于熱而非光產生輻射，這意味著它將不受環境中細微變化的影響；其次，它耦合了一個熱存儲系統，能持續不斷利用太陽能。“研究表明，我們實際上能突破肖克利·奎伊瑟效率極限”。接下來，他們打算制造更大版本的這種太陽能電池，并找到降低制造成本的方法。