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        美澳科學家太陽能電池技術創(chuàng)新 突破光伏電池靈敏度的界限

        2020-02-17 16:13:22來源微鋰電
        云南電力技術 2020年4期
        關鍵詞:新南威爾士激子光子

        來源:微鋰電

        導讀:澳大利亞和美國的科學家已經(jīng)成功將將光從硅帶隙下方“上轉換”為高能光,硅太陽能電池可以捕獲高能光。

        許多太陽能技術都沒有利用到光譜的某些部分,但澳大利亞和美國的科學家們正在推動光伏電池靈敏度的發(fā)展,將低能量的光轉化為能激發(fā)硅的更有能量的可見光。研究人員利用氧氣作為光轉換催化劑,通過光化學“上轉換”實現(xiàn)了這一點。

        雖然已經(jīng)開發(fā)出了在近紅外光子能量上轉換光的系統(tǒng),但在硅帶隙之下的上轉換一直無法實現(xiàn)。新南威爾士大學悉尼分校的研究人員以及來自RMIT 大學和肯塔基大學的科學家最近在《自然光子學》上解釋說,他們展示了一種上轉換成分,利用半導體量子點吸收低能量的光,并利用分子氧將光轉移到有機分子上。

        新南威爾士大學教授蒂姆·施密特表示一種上轉換光的方法是捕獲多個較小的能量光子,并將它們粘在一起。施密特解釋說:“這可以通過激子相互作用來實現(xiàn),激子是電子的束縛態(tài),電子空穴可以傳輸能量而不傳輸凈電荷?!?/p>

        為了擴大太陽能電池的靈敏度范圍,研究人員使用了氧氣,氧氣通常對分子激子有害。但是,他們證明了氧可以介導能量轉移,從而使有機分子在硅帶隙上方發(fā)出可見光。

        RMIT 大學的賈里德·科爾教授說:“有趣的是,在沒有氧氣的情況下,很多東西都能正常工作。一旦你允許氧氣進入,它們就停止工作。這是毀了我們所有計劃的致命弱點,但現(xiàn)在,我們不僅找到了繞過它的方法,它突然間幫助了我們。”

        研究人員使用PBS 半導體納米晶體增敏劑來吸收硅帶隙以下的光子,并填充在單態(tài)態(tài)氧能量以下的紫蒽酮三態(tài)。在兩個單線態(tài)氧分子的能量傳遞之后,三態(tài)紫羅蘭色團在可見光譜中發(fā)光。

        新南威爾士悉尼大學的首席作者Elham Gholizadeh 說:“硫蒽酮并沒有完美的光致發(fā)光量子產(chǎn)量,所以下一步將是尋找更好的分子。但我非常有希望,并且認為我們可以迅速提高效率。”

        據(jù)微鋰電小組調(diào)查,由于效率仍然很低,科學家們說,要將這項技術用于商業(yè)太陽能電池,還需要大量的材料開發(fā)。

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