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一个世界第一的光转换:氧气呼吸新的生命变为太阳能电池研究

时间:2022-03-02 08:58:07来源:

UNSW悉尼的分子光子实验室。

在光转换中的世界首先具有潜在的未来对太阳能光伏,生物医学成像,药物递送和光催化的影响。

澳大利亚和美国的科学家已经能够“将”将低能量光线倒入高能的光线,这可以通过太阳能电池,以新的方式捕获氧气令人惊讶的秘密成分。结果在2020年7月20日在自然光子学中公布。

虽然该方法的效率相对较低,但实现商业化需要更多的工作,但该研究是一项令人兴奋的发展,据高级作者蒂姆·科学和联合国联合国联合国联合国州悉尼卓越的卓越中心蒂姆·施密特教授。

UNSW悉尼的Tim Schmidt教授。

“来自太阳的能量不仅仅是可见光,”施密特教授解释道。“光谱是宽的,包括红外光,使我们提供可以燃烧皮肤的热量和紫外线。

“大多数太阳能电池,电荷耦合器件(CCD)相机和光电二极管(将光转换为电流的半导体)由硅制成,其不能响应比近红外的精力量更低。

“这意味着我们目前的许多设备和技术都会未使用光谱的某些部分。”

为了扩展这些器件的灵敏度范围,并且可能提高太阳能电池的效率,一个策略是“上变光”,将低能量光线变成更精力的可见光,可以激发硅。

“这样做的一种方法是捕获多个较小的光线光子,并将它们粘在一起,”施密特教授说。

“这可以通过在有机分子中相互作用相互作用(可以运输能量的电子和电子孔的束缚状态)来完成。”

到目前为止,这从未实现过于硅带隙之外,这是激发硅中的电子的最小能量,直到它可以参与传导的状态。然而,基于UNSW悉尼的激子科学研究人员已经解决了这一挑战。他们改变了一个熟悉的敌人 - 氧气 - 进入一个不太可能的朋友来实现他们的目标。

Elham Gholizadeh,Ph.D.在UNSW悉尼的学生和论文的第一作者。

研究人员使用半导体量子点(纳米级人制造晶体)与肯塔基大学和肯塔基大学的合作者一起吸收低能量光线,并将光传递到有机分子。

通常氧对分子激子有害,但在这种低能量下,其作用变化,并且可以介导能量转移,允许有机分子发射可见光,高于硅带隙。

RMIT大学Jared Cole教授撰稿人教授说:“有趣的是,经常没有氧气,很多事情都很好。一旦你允许氧气,他们就停止工作了。

“这是Achilles脚跟,毁了我们所有的计划,但现在,我们不仅在解决方面找到了一种方式,突然间它有助于我们。”

效率仍然很低,但科学家们在不久的将来有策略改善这一点。“这只是一个早期的示范,制作商业太阳能电池所需的很多材料开发,但这告诉我们,施密特教授说。

而领导作者Elham Gholizadeh,也是UNSW悉尼,对工作的潜力持乐观态度,以对研究领域进行快速积极影响。“因为这是我们第一次使用这种方法取得成功,我们将面临一些挑战,”她说。

“但我非常希望,并认为我们可以快速提高效率。我认为每个人都非常令人兴奋。使用氧气转移能量是一种很好的方法。

“violthrone没有完美的光致发光量子产量,因此下一步将是寻找更好的分子。”

参考:Elham M. Gholizadeh,Shyamal Kk Prasad,Zhi Li Teh,Thilini Ishwara,萨拉诺曼,安东尼·J。小鸡,Jared H. CoLe,Jared H. Cole,苏珊·昌,Richard D. 。Tilley,John E. Anthony,Shujuan Huang和Timothy W. Schmidt,2020年7月20日,Nature Photonics.doi:
10.1038 / s41566-020-0664-3

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