科學(xué)家揭開單重態(tài)裂變太陽(yáng)能電池中的能量缺失之謎
據(jù)外媒報(bào)道,通過利用一種被稱為單重態(tài)裂變的現(xiàn)象,可以提高太陽(yáng)能電池的效率。然而,到目前為止,反應(yīng)過程中無(wú)法解釋的能量損失一直是一個(gè)主要問題。瑞典林雪平大學(xué)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)了單重態(tài)裂變過程中發(fā)生的情況以及損失的能量去向。該成果已發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》雜志上。 太陽(yáng)能是最重要的無(wú)化石、環(huán)保的可持續(xù)電力來(lái)源之一。目前使用的硅基太陽(yáng)能電池最多只能利用太陽(yáng)光中約33%的能量并將其轉(zhuǎn)化為電能。這是因?yàn)樘?yáng)光束中的光包或光子的能量太低,無(wú)法被太陽(yáng)能電池吸收,或者太高,因此部分能量被耗散為廢熱。這個(gè)最大理論效率被稱為肖克利-奎伊瑟極限。在實(shí)踐中,現(xiàn)代太陽(yáng)能電池的效率為20-25%。 然而,在分子光物理學(xué)中,一種被稱為單重態(tài)裂變的現(xiàn)象可以使具有較高能量的光子得到利用,并在沒有熱損失的情況下轉(zhuǎn)化為電能。近年來(lái),單重態(tài)裂變引起了科學(xué)家們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注,開發(fā)最佳材料的活動(dòng)正在緊張進(jìn)行。然而,到目前為止,單重態(tài)裂變過程中無(wú)法解釋的能量損失使設(shè)計(jì)這種材料變得困難。研究人員一直無(wú)法就這些能量損失的來(lái)源達(dá)成一致。 現(xiàn)在,林雪平大學(xué)的研究人員與劍橋、牛津、圣塞瓦斯蒂安和巴塞羅那的同事一起發(fā)現(xiàn)了單重態(tài)裂變過程中的能量去向。 “單重態(tài)裂變?cè)诓坏揭患{秒的時(shí)間內(nèi)發(fā)生,這使得測(cè)量它變得非常困難。我們的發(fā)現(xiàn)使我們能夠打開黑匣子,看到反應(yīng)過程中能量的去向。通過這種方式,我們最終將能夠優(yōu)化材料,以提高太陽(yáng)能電池的效率!绷盅┢酱髮W(xué)物理、化學(xué)和生物系高級(jí)講師Yuttapoom Puttisong說(shuō)。 |