单线态裂变 高效太阳能电池的圣杯

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2018-10-17

  利用太阳能电池发电  太阳能电池在将太阳能转化为电能方面效率极低。 他们目前的效率只有20%到25%。

人们呼吁采用新方法来显著提高太阳能电池的性能并产生更多的电能。

答案可能在物理化学过程中发现,这将大大提高太阳能电池的效率。

FAU和ANSER中心的科学家们一直在探索一种很有前途的方法,这是他们在新兴领域计划(EFI)的联合研究项目的一部分。 研究人员研究了所谓的单线态裂变(SF)机制,即一个光子激发两个电子。   对单线态裂变有更好的了解  单线裂变的原理大约在五十年前就被发现了,但其显著提高有机太阳能电池效率的潜力仅在十年前才被美国科学家认可。

从那时起,全球的研究人员一直致力于更深入地了解其背后的基本过程和复杂机制。 来自ANSER中心的MichaelWasielewski教授,来自FAU的研究人员-物理化学主席DirkGuldi教授,有机化学主席RikTykwinski教授(阿尔伯塔大学,加拿大),理论固体物理学教授MichaelThoss博士(Albert-Ludwigs-UniversittFreiburg)和计算机化学中心(CCC)的TimClark教授现在设法澄清一些关于单线态裂变(SF)非常重要的方面。

  对过程的详细了解  当来自阳光的光子遇到并被分子吸收时,分子中的一个电子的能级就会增加。

通过吸收光子,有机分子因此转变为高能量状态。 然后,太阳能电池就可以利用这种暂时储存在分子中的能量产生电能。 传统太阳能电池的最佳方案是每个光子产生一个电子作为电能的载体。 然而,如果使用选定化合物的二聚体,来自邻近分子的两个电子可以转换成更高能量的状态。 总的来说,一个光子会产生两个受激发的电子,而这两个电子又可以用来产生电流。

这个过程被称为单线态裂变(SF),这在理想的情况下可以大大提高太阳能电池的性能。

FAU和ANSER中心的化学家和物理学家更详细地研究了潜在的机理,从而对SF过程有了更广泛的了解。