美能源部发现“同位素抑制散热法” 可提高下一代太阳能电池的效率
财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,近期,美国能源部橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)和田纳西大学诺克斯维尔分校研究发现了一种颇具前景的太阳能材料,可以通过材料中同位素的置换大大增加载流子冷却的时间,进而提升转化效率。
该材料揭示了一种减缓声子的方法,声子是一种传输热量的波。这一发现可以改进新型热载流子太阳能电池,使其比传统的太阳能电池更有效地将阳光转化为电能,在它们失去能量转化为热能之前,利用光生电荷载流子。
“我们的研究证明,可以通过改变光伏材料中氢原子的质量来控制热传输和载流子冷却的时间。”橡树岭国家实验室的研究人员Michael Manley说:“这种延长电荷载流子寿命的途径为在新型热载流子太阳能电池中实现创纪录的太阳能转换效率提供了新的策略。”
田纳西大学的Mahshid Ahmadi则指出:“调整有机分子的动力学特性可以控制对有机金属钙钛矿中导热性很重要的声子。这些半导体材料在光伏应用中很有前景。”
Manley和 Ahmadi设计并管理了上述研究,并已发表在了《科学进展》(Science Advances)上。研究人员们发现了一种通过将较轻的同位素替换为有机金属钙钛矿中的较重同位素来抑制无用电荷冷却的方法。同位素是化学上相同的原子,只是由于中子数的不同而在质量上有所不同。
具体而言,当阳光照射到太阳能电池上时,光子会在吸收材料中产生电荷载流子(电子和空穴)。热载流子太阳能电池可将载流子的能量迅速转换为电能,然后再以废热的形式损失掉。因此,对于太阳能电池而言,防止热量损失是一个巨大的挑战。
有鉴于此,科学家们研究了钙钛矿吸收剂材料甲基铵碘化铅,并领导合成了新的甲基铵碘化铅晶体。其中,他们用氘(具有一个中子)代替了氢,结果表明,这将使甲基铵更重,并能有效降低其摇摆速度,因此它可以与去除热量的振动相互作用,从而使载流子保持更长的时间。
研究人员表示,“氘化使传热速度大大降低,从而使载流子冷却时间增加了一倍。这是改善光伏性能的重要因素。”截止目前为止,传统钙钛矿太阳能电池的转换效率已从2009年的3%提高到2020年的25%以上。而设计精良的热载流子装置理论上的转换效率可达到66%。
最近更新
-
鸿海4月业绩喜报:环比同比均涨超10%拉动市场对iPhone乐观预期
18:00
-
超六成装备类企业实现营收正增长 出海“闯出” 新市场 | 科创板Q1透视
10:00
-
美放宽电动车税收抵免限制 行业人士:拜登政府认清供应链现实
01:37
-
低空经济翻倍牛股赫然在列!4月接待机构调研次数居前热门股名单一览
昨天 22:01
- 从股东人数变化,找出机构布局方向!
- 外围涨疯了节后有好戏
- 泰晶科技2024年业绩预测:营收预测增长26.1%,利润预测增长48.5%
- 洪九果品深陷财务造假风波,董事长邓洪九质押股权为其输血2.6亿!
- 痛失首富,山东第一民企杀入造车行业,能再卷个世界第一吗?
- 国产“三蹦子”,在美国杀疯了
- 当贵州银行沦为圈子里的笑柄,贵阳银行有没有在寒风中瑟瑟发抖?
- 山西问界M7起火遭爆炒:为何目标指向华为?再用谣言倒逼真相?
- 云掌财经网2024年4月侵权举报受理公示
- 大盘量化分析4月30日
专栏推荐
-
研选
浓缩机构研究精华,提前捕捉市场风口
2021人已购
¥258.00/月
-
尾盘擒牛之如何选股?
学完这些方法,告别选股难!
117人已购
¥288.00/月
-
财报拆解
知识点解读+实战案例,帮你5小时学会看财报
73人已购
¥19.90/月
-
每周一股
每周日定期更新【每周一股】,为广大的投资者精选下周短线个股!
340人已购
¥588.00/月