Кислород вдыхает новую жизнь в исследования солнечных батарей

Ученым в Австралии и США удалось "преобразовать" низкоэнергетический свет в высокоэнергетический, который можно улавливать солнечными батареями, по-новому, с помощью секретного ингредиента - кислорода. Результаты опубликованы в журнале "Nature Photonics".

Несмотря на то, что эффективность этого подхода относительно низкая, и для его коммерциализации требуется больше работы, исследование является интересным событием, по словам старшего автора, профессора Тима Шмидта (Tim Schmidt) из Центра передовых технологий в области экситонных наук ARC и UNSW в Сиднее.

Преобразование низкоэнергетического света

"Энергия солнца - это не просто видимый свет", - объясняет профессор Шмидт.

"Спектр широк, включая инфракрасный свет, который дает нам тепло, и ультрафиолет, который может обжечь нашу кожу.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Большинство солнечных батарей, CCD-матриц и фотодиодов (полупроводник, который преобразует свет в электрический ток) изготовлены из кремния, который не может реагировать на свет менее энергетический, чем ближний инфракрасный".

"Это означает, что некоторые части светового спектра не используются многими нашими современными устройствами и технологиями".

Чтобы расширить диапазон чувствительности этих устройств и потенциально увеличить эффективность солнечных батарей, одной из стратегий является "upconvert light", превращающая низкоэнергетический свет в высокоэнергетический, видимый свет, который может возбуждать кремний.

"Один из способов сделать это - захватить несколько фотонов света меньшей энергии и склеить их вместе", - говорит профессор Шмидт.

"Это может быть сделано путем взаимодействия экситонов (связанных состояний электронов и электронных дыр, которые могут транспортировать энергию без переноса чистого электрического заряда) в органических молекулах".

До сих пор этого никогда не удавалось достичь за пределами зазора кремниевой полосы, который является минимальной энергией, необходимой для возбуждения электрона в кремнии до состояния, в котором он может участвовать в проводимости. Однако исследователи компании Exciton Science, базирующейся в UNSW в Сиднее, решили эту проблему. И они превратили знакомого противника, кислород, в друга, который вряд ли достигнет своей цели.

Совместно с сотрудниками университета RMIT и университета штата Кентукки исследователи использовали полупроводниковые квантовые точки (наноразмерные искусственные кристаллы) для поглощения низкоэнергетического света, а молекулярный кислород - для переноса света к органическим молекулам.

Обычно кислород вреден для молекулярных экситонов, но при таких низких энергиях его роль меняется и он может опосредованно передавать энергию, позволяя органическим молекулам излучать видимый свет выше зазора кремниевой полосы.

Автор статьи профессор Джаред Коул из университета RMIT говорит: "Что интересно, так это то, что часто без кислорода многое работает хорошо. И как только вы впускаете кислород, они перестают работать".

"Это Ахиллесова пята разрушила все наши планы, но теперь мы не только нашли способ обойти ее, но и внезапно она нам помогает".

Эффективность все еще низкая, но у ученых есть стратегии, чтобы улучшить это в ближайшем будущем.

"Это только ранняя демонстрация, и для создания коммерческих солнечных батарей необходимо разработать довольно много материалов, но это показывает нам, что это возможно", - говорит профессор Шмидт.

А ведущий автор Эльхам Голизаде (Elham Gholizadeh), также из UNSW в Сиднее, с оптимизмом смотрит на потенциал этой работы, способной быстро оказать положительное влияние на область исследований.

"Так как мы впервые добиваемся успеха с помощью этого метода, мы столкнемся с некоторыми трудностями", - говорит она.

Но я очень надеюсь и думаю, что мы сможем быстро повысить эффективность". Я думаю, что это очень увлекательно для всех". Это хороший метод использования кислорода для передачи энергии.

"Виолантрон не имеет идеального квантового выхода фотолюминесценции, поэтому следующим шагом будет поиск еще лучшей молекулы". опубликовано econet.ru по материалам techxplore.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet