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太阳能电池的突破研究人员在纳秒级观察到单线态裂变反应

2021-07-09 来源:开封机械信息网

太阳能电池的突破:研究人员在纳秒级观察到单线态裂变反应

可以通过利用称为单重态裂变的现象来提高太阳能电池的效率。然而,迄今为止,反应期间无法解释的能量损失一直是主要问题。

由瑞典林雪平大学科学家领导的一个研究小组发现了单线态裂变过程中发生的情况以及能量损失的去向中国建材网cnprofit.com。研究结果发表在“细胞报告物理科学”杂志上。

太阳能是最重要的无化石和生态友好型可持续能源。当前使用的硅基太阳能电池最多可以使用太阳光中大约33%的能量并将其转换为电能。

这是因为太阳光束中的光或光子束的能量太低而无法被太阳能电池吸收,或者能量太高,因此一部分能量被耗散以浪费热量。这种最大的理论效率称为Shockley-Queisser极限。实际上,现代太阳能电池的效率为20%至25%。

但是,分子光物理中的一种现象称为单线裂变,可以使具有较高能量的光子被使用并转化为电能而不会产生热量损失。

近年来,单线态裂变已引起科学家的越来越多的关注,并且正在积极开展活动以开发最佳材料。

然而,迄今为止,单线态裂变期间无法解释的能量损失使这种材料的设计变得困难。研究人员尚未就这些能量损失的根源达成共识。

从磁光仪器的内部观看,这有助于Yuttapoom Puttisong及其团队开发出一种在单线态裂变中寻找能量损失的方案。

现在,林雪平大学的研究人员与剑桥,牛津,多诺斯蒂亚和巴塞罗那的同事们一起发现了单线裂变过程中能量的流向。

“单裂变的发生时间不到一纳秒,这使其极难测量。我们的发现使我们能够打开黑匣子,观察反应过程中能量的流向。这样,我们最终将能够优化这种材料可以提高太阳能电池的效率。”林雪平大学物理,化学和生物学系高级讲师Yuttapoom Puttisong说。

一部分能量以中间明亮状态的形式消失,这是必须解决的问题,以实现有效的单重态裂变。发现能量的去向是显着提高太阳能电池效率(从目前的33%到40%以上)的重要一步。

实际的单重态裂变过程发生在晶体材料中。

研究人员使用改进的磁光瞬态方法来确定能量损失的位置。该技术具有独特的优势,因为它可以在纳秒级的时间范围内检查单线态裂变反应的“指纹”。

在这项研究中使用了多烯,二苯基己三烯(DPH)的单斜晶体。但是,这项新技术可用于研究更广泛的材料库中的单重态裂变。

黄玉清(Yuqing Huang)是林雪平大学物理,化学和生物学系的前博士研究生,并且该文章的第一作者现在发表在新近成立的期刊《细胞报告物理》(Cell Reports Physical Science)上:

“实际的单线态裂变过程发生在晶体材料中。如果我们可以优化这种材料以保留尽可能多的单线态裂变能量,那么我们将在实践中更加接近实际应用。此外,单线态裂变材料这种解决方案可加工,因此制造成本低廉,适合与现有的太阳能电池技术集成。”

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