工作光两倍难以制造便宜的太阳能电池


作者:Jeff Hecht“第三代”太阳能电池可以打破常规电池的效率限制概念验证设备是第一个产生两倍于阳光中最高能光子产生的标准电流的设备到达太阳能电池的光子需要一定量的能量来破坏电子的原子并产生电流然而,能量高于该阈值的光子通常仍然只释放单个电子,即使它们以足够的能量到达以释放两个电子,也不会产生额外的电流 1961年,半导体先驱William Shockley和Hans Queisser表明,这些因素限制了单个太阳能电池将不超过31%的太阳能转换成电能但大约十年前,澳大利亚悉尼新南威尔士大学的马丁·格林(Martin Green)挑战了这种正统观念他建议第三代太阳能电池可以打破31%的障碍今年早些时候,来自德克萨斯大学和明尼苏达大学的一个团队提供了一种突破障碍的方法,通过在电子逃离原子后捕获额外的能量作为热量而损失现在位于拉勒米的怀俄明大学的布鲁斯帕金森和贾斯汀桑布以及位于俄勒冈州比弗顿的沃克斯特的托马斯诺维特已经迈出了沿着另一条路走到超高效太阳能电池的第一步他们的方法涉及利用特别高能的光子 - 那些能够释放电子所需能量超过两倍的光子 - 并使用它们释放两个电子而不是一个电子,可能使产生的电流加倍在宏观半导体中已经看到了这个过程,但效率非常低为了获得更好的结果,帕金森及其同事转向量子点,这是一小块半导体,将当前的载流子限制在纳米级的体积内帕金森的研究小组用一层光滑的二氧化钛电极涂上了一层硫化铅量子点所选择的量子点必须吸收0.85和1.39电子伏特以释放一个电子研究人员用各种波长的光照射了该装置使用红光,其中单个光子携带1到2个电子伏特,该装置吸收的相对少量光子的70%至80%释放出电子但随后团队从光谱的蓝端切换到光,其中单个光子携带超过2.4电子伏特,这是释放电子的阈值的2.7倍现在他们收集了过量的电子,大约是吸收光子数量的两倍这有力地表明许多光子产生两个电子 “这是非常好的科学,”波士顿学院的Michael Naughton说他说,收集电子的示范是朝着未来太阳能电池迈出的重要一步 “这是第一步,”帕金森告诉“新科学家”杂志实验中使用的单层量子点非常薄,只能吸收少量入射光,总效率非常低但他希望其他人改进技术并提高总效率量子点太阳能电池技术可以取代染料敏化太阳能电池中的染料帕金森表示,这些电池目前的峰值生产效率约为11%,但“每瓦成本”是最重要的指标,而量子点敏化太阳能电池的制造成本非常低廉 “我们需要的是效率高达12%至15%的太阳能电池,您可以按照新闻纸的成本制造成本”期刊参考:Science,DOI:10.1126 / science.11​​91462关于这些主题的更多信息:
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