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美研发新式太阳能电池可捕获丢失能量

2019-03-30 14:22      点击:

  美研发新式太阳能电池可捕获丢失能量

  图片来历:《科学》

  据科学时报报导,研讨人员近来开宣布可以比一个光子发作一个电子的方式收成更多电子的太阳能电池。

  研讨人员日前研宣布一种新式太阳能电池,可以捕捉到阳光中通常以热量丢失掉的额定能量。迄今为止,这种新式太阳能电池将阳光转化为电能的功率仍然低于商用太阳能电池。可是假如这一进程得到改善,将为研发新一代更高效的太阳能电池铺平道路。

  对大多数资料而言,阳光的光子向电能的转化已被充沛搞清。不同色彩的光子具有不同的能量。在可见光区,赤色与橙色具有较少的能量,可是蓝色、紫色和紫外光子则带着了较多的能量。当高能光子接触到太阳能电池中的半导体资料时,它们便会把这种能量转移给半导体电子,然后将其从停止状况激起,并构成电流。在许多情况下,紫光和紫外线的高能光子带着的能量要多于构成电流所需的能量。可是这些额定的能量都以热量的方式丢失了。

  几年前,来自多个研讨小组的科学家陈述说,阳光中的高能光子实践上可以激起不止一个电子,条件是它们所碰到的半导体由一种名为量子点的纳米级微粒构成。这一进程——被称为多重激子发作(MEG)——为研讨人员经过搜集这些额定的电荷然后改善太阳能电池的功率带来了期望。可是制作可以作业的MEG太阳能电池却不是一件简单事。

  上一年,由美国拉勒米市怀俄明州立大学的化学家Bruce Parkinson领导的研讨小组在《科学》杂志上陈述说,他们开宣布一种设备,即在一种半导体上覆盖了一层硫化铅量子点,可以激宣布比它所接收到的光子数量更多的电子,然后发作了更大的电流,而这正是MEG的特征。可是与一枚可以实践使用的太阳能电池比较,这种设备更多的是对概念的证明,原因是它的转化功率过低。

  现在,由科罗拉多州国家再生能源实验室的化学家Arthur Nozik领导的研讨小组陈述说,他们研宣布榜首枚可以作业的MEG太阳能电池。Nozik标明,制作这种设备的要害就是想出一个化学组成的办法,随后再对量子点进行处理。在组成时,这些量子点——由直径约5纳米的铅和硒微粒构成——与长有机分子结合在一起。可是之前的研讨标明,这些长有机链就像是包裹在电线周围的塑料绝缘体。

  因而Nozik的研讨小组用两种无色液体——联氨和1,2-乙二硫醇——处理了他们的量子点,然后使其被短链有机物所围住。这样使得电荷更简单移动,并最终使太阳能电池将光变为电的总功率到达5%。研讨小组在最新一期出书的《科学》杂志上陈述了这一研讨成果。虽然这一功率仍然低于传统的硅太阳能电池——约为20%,但重要的是,这种设备收集的电荷数比击打量子点的光子数多了30%,然后使其成为真实意义上的MEG太阳能电池。

  Parkinson标明:他们将它变成了一种真实的设备,并证明其可以收集真实的能量……然后为下一代太阳能电池的规划带来了期望。
 

  

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