鉅大LARGE | 點擊量:1390次 | 2020年04月22日
量子科學(xué)將太陽能儲能電池轉(zhuǎn)化效率上限提高至40%
在來自瑞典Lund大學(xué)最近的一項研究中,研究人員利用新技術(shù)來研究太陽能電池非??斓倪^程。研究成果將會太陽能電池變得更加高效。
現(xiàn)今太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率上限約為33%左右。然而,研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)將其上限提高至40%以上并非不可能,這將顯著改善太陽能的開發(fā)潛力。
這項實驗中研究了量子級別的光子和電子。量子級是指由單個原子和它們的排列結(jié)構(gòu)的縮影。研究人員發(fā)現(xiàn)量子級別的自然法則與現(xiàn)實世界略有不同,且更具優(yōu)勢。
Lund大學(xué)的化學(xué)物理教授TnuPullerits說:他們完全沒想法它能工作。
在這項研究中,T?nuPullerits和他的同事們研究了含有被稱為納米尺寸量子點材料的太陽能電池。這些量子點可理解為半導(dǎo)體材料的單個原子。當(dāng)陽光照射這些量子點時,一個光子可提取兩個電子,從而可以提高太陽能電池的效率。
Pullerits教授說:這將意味著太陽能電池的徹底改善。達(dá)到這一效果的原因在于量子尺度上的力學(xué)作用。這種現(xiàn)象被稱為量子相干,這會使一種能量類型幾乎不受任何阻礙的進(jìn)行完美能量轉(zhuǎn)移。
量子相干開辟了一種可能性,即使能量的轉(zhuǎn)移在同一時間內(nèi)在所有可能路線中找到最佳途徑。打個比方,就像你在超市結(jié)帳時,會先觀察一下,然后選擇移動最快的隊伍等候結(jié)帳一樣。實際上,這比排隊結(jié)帳快多了:在量子世界它只需要十億分之一秒鐘就完成了。研究人員也在討論這種現(xiàn)象是否也適用于某些光合生物捕獲陽光的過程。
近年來,TnuPullerits和他的同事們進(jìn)行了研究,試圖了解和控制量子相干現(xiàn)象,以便利用它制造出更高效的太陽能電池,同時研究成果也可以用于其它環(huán)境,其中對電子和光子的傳輸和互動過程的了解最為關(guān)鍵,這將是未來的高速量子電子學(xué)的根本。
該研究由瑞典Lund大學(xué)和美國俄勒岡州的研究人員合作進(jìn)行。相關(guān)論文已發(fā)表在科學(xué)期刊《NatureCommunications》上,有興趣的點這里。