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用新材料制作,更高效的太阳能电池!红外光是太阳能电池手艺一般没法取得的一部分

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佛罗里达州立大学的一组研讨人员正在开拓创新的要领,让太阳能电池吸取并运用红外光。红外光是太阳能电池手艺一般没法取得的一部份。其研讨成果宣布在《物资》(Matter)和《物理化学快报上的两项新研讨中。化学和生物化学助理传授Lea Nienhaus说:我们正在研讨一种优化太阳能电池效力的要领,重要目标是优化太阳能运用的这一历程。

用新材料制作,更高效的太阳能电池!红外光是太阳能电池手艺一般没法取得的一部分

Nienhaus和博士后研讨员Sarah Wieghold为太阳能电池制作了一种新要领,以增进光子上转换历程。在光子上转换历程当中,两个低能光子被转换成一个高能光子并发出可见光。一般,这些装备运用金属有机份子或半导体纳米晶体来敏化光子的上转换,然则Nienhaus和Wieghold运用了一层卤化铅钙钛矿薄膜,这是一种很有前程的太阳能电池材料。钙钛矿与一种叫做橡胶的碳氢化合物连系,这类碳氢化合物会发出向上转换的光。

这一历程背地的主意是制作更有用的太阳能电池,能够检测和运用红外线。红外光谱中的波长没有充足的能量来引发典范太阳能电池中的电子,因而不是一种可行的能量泉源。这意味着有大批的太阳光谱不能被太阳能电池吸取,想把红外光转换成一种能够被太阳能电池看到和运用的波长。为了装备效力,研讨人员须要制作一种厚度恰好适宜的钙钛矿薄膜。测试了20、30、100和380纳米厚的薄膜。当厚度凌驾30纳米时,上转换历程在太阳能条件下变得有用。

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为了优化装备机能,研讨人员改变了吸取剂——卤化铅钙钛矿薄膜的厚度。当Nienhaus和Wieghold举行测试时,还发明这些装备的行动体式格局不同寻常。虽然该装配将红外光转化为可见光,钙钛矿也从新吸取了部份在上转换历程当中发生的可见光。运用钙钛矿薄膜是一种衡量,用橡胶制作更多可见光并不意味着更多的光从装备中出来,这是违背直觉的。因而,须要更细致装备工程来优化装备中红外线与可见光的比例。

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用新材料制作,更高效的太阳能电池!红外光是太阳能电池手艺一般没法取得的一部分

博科园|研讨/来自:佛罗里达州立大学

参考期刊《物理化学快报》

DOI: 10.1021/acs.jpclett.9b01526

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