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新设计让太阳能电池更高效

科技新闻 2019-09-12 6 科技新闻

纽约,8月21日(记者冯卫东)——美国研究人员在最近出版的《自然化学》杂志上报道说,他们开发了一种利用单线态裂变提高太阳能电池效率的新方法。

所有现代太阳能电池板都使用相同的工作原理,即光子产生激子,然后激子被转换成电流。一些分子可以在太阳能电池中由一个光子产生两个激子,这一过程称为单态裂变。然而,使用这种分子的最大挑战之一是这两种激子的存活时间非常短(几十纳秒),很难作为一种电来捕获。

在美国海军研究办公室的支持下,哥伦比亚大学研究小组通过新的设计规则开发了迄今为止最有效和技术上最有用的分子内单重态裂变材料。新设计的有机分子可以快速产生两个激子,这两个激子的寿命比目前最先进的技术产生的激子更长,这将使每个光子产生的电能被太阳能电池吸收。

研究人员表示,这项新研究为从根本上理解这些激子是如何处理单个分子的,以及它们如何有效地应用于受光放大信号影响的设备打开了大门。研究成果不仅可用于下一代太阳能设备的生产,还可促进光催化过程在化学、传感器和成像领域的应用,以制造药物、塑料和许多其他类型的消费化学品。

太阳能是星星送的礼物,所以多年来,科学家们一直在努力使太阳能电池的转换效率最大化。现在,新技术使每个光子产生的电能被太阳能电池吸收,这不仅为下一代太阳能设备积累了更多的能量,而且对于缓解能源危机具有更大的商业价值和意义。我们完全有理由相信,这一成就将在未来的太阳能电池领域“产生重大影响”。

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