新型太陽(yáng)能電池可增加轉(zhuǎn)換效率

　　由德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的化學(xué)家朱曉陽(yáng)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)最新研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率可以顯著的增加。

　　通過(guò)應(yīng)用一種有機(jī)塑料半導(dǎo)體材料可能使一個(gè)陽(yáng)光光子產(chǎn)生的電子數(shù)量增加一倍。塑料半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池生產(chǎn)有極大的優(yōu)勢(shì)，其中之一就是成本低。通過(guò)與分子設(shè)計(jì)和合成的強(qiáng)大功能相結(jié)合，我們發(fā)現(xiàn)了令人興奮的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換新方法，開(kāi)啟了更高效率的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的大門(mén)。該項(xiàng)研究認(rèn)為太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率具有提升50%至100%的可能性。

　　最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，"太陽(yáng)能發(fā)電比大多數(shù)分析師認(rèn)為的要便宜得多，"氣候進(jìn)展為進(jìn)一步太陽(yáng)能發(fā)電價(jià)格削減鋪設(shè)了道路。像這樣的技術(shù)進(jìn)展也保證了2020年后期將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電價(jià)格的降低。這項(xiàng)科學(xué)研究是非常有技術(shù)性的，它"觀察了單線態(tài)裂變中的多激子狀態(tài)以及隨之而來(lái)的超速多電子轉(zhuǎn)移"。

　　當(dāng)前使用的硅太陽(yáng)能電池的最大理論效率大約為31%，因?yàn)樘?yáng)能撞擊電池的能量過(guò)高而不能轉(zhuǎn)化為可用的電能。這種以"熱電子"形式存在的能量以熱能的狀態(tài)散失。捕獲熱電子可以大大將太陽(yáng)能-電能的轉(zhuǎn)化效率增至66%。

　　朱曉陽(yáng)和他的團(tuán)隊(duì)先前就表明，利用半導(dǎo)體納米晶可以捕獲那些熱電子。他們?cè)?010年《科學(xué)雜志》中就曾發(fā)表過(guò)該項(xiàng)研究，但是他說(shuō)，基于該項(xiàng)研究進(jìn)行可行技術(shù)的實(shí)際執(zhí)行是非常具有挑戰(zhàn)性的。一方面，只有使用高度集中的陽(yáng)光時(shí)才能達(dá)到66%的轉(zhuǎn)化率，并不只是通常的未經(jīng)加工的陽(yáng)光打到太陽(yáng)能電池板上就可以了。當(dāng)考慮設(shè)計(jì)一種新型材料或者設(shè)備的時(shí)候一系列新的問(wèn)題就出現(xiàn)了。

　　為了規(guī)避這個(gè)問(wèn)題，朱曉陽(yáng)和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到了一種替代方法。他們發(fā)現(xiàn)，一個(gè)光子產(chǎn)生一個(gè)黑暗量子的"影子狀態(tài)"，從這里就可以有效地捕獲兩個(gè)光子，從而在五苯半導(dǎo)體中生成更多的能量。朱曉陽(yáng)說(shuō)，這種機(jī)制的開(kāi)發(fā)可以在不需要聚焦太陽(yáng)能光束的情況下就能將太陽(yáng)能電池效率提升至44%。這將鼓勵(lì)太陽(yáng)能技術(shù)更加廣泛的使用。


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