用新材料制造,更高效的太阳能电池!红外光是太阳能电池技术通常无法获得的一部分


佛罗里达州立大学的一组研究人员正在探索创新的方法来使太阳能电池吸收和使用红外光。红外光是太阳能电池技术的一部分,通常是不可用的。研究结果发表在《物质》(物质)和物理化学快报的两项新研究中。化学和生物化学助理教授李尼豪斯(Lea Nienhaus)表示:我们正在研究一种优化太阳能电池效率的方法。主要目的是优化太阳能应用过程。

Nienhaus和博士后研究员莎拉维戈尔德(Sarah Wieghold)已经为太阳能电池创造了一种促进光子上转换的新方法。在光子上转换过程中,两个低能光子被转换成一个高能光子并发射可见光。通常,这些器件使用金属有机分子或半导体纳米晶体来敏化光子上转换,但尼豪斯(Nienhaus)和维戈尔德(Wieghold)使用一层卤化铅钙钛矿薄膜,这是一种有前途的太阳能电池材料。钙钛矿与一种叫做橡胶的碳氢化合物结合,橡胶发出上转换的光。

这个过程背后的想法是创造更高效的太阳能电池,可以探测和利用红外线。红外光谱中的波长没有足够的能量来激发典型太阳能电池中的电子,因此它不是一种可行的能源。这意味着有大量的太阳光谱不能被太阳能电池吸收,并且想要将红外光转换成能够被太阳能电池看到和使用的波长。为了提高设备效率,研究人员需要制作一个厚度合适的钙钛矿薄膜。测试20、30、100和380纳米厚的薄膜。当厚度超过30纳米时,上转换过程在太阳能条件下变得有效。

为了优化设备性能,研究人员改变了吸收剂卤化铅钙钛矿薄膜的厚度。当尼豪斯和维戈尔德进行测试时,他们也发现这些设备的行为是不寻常的。尽管该器件将红外光转换成可见光,钙钛矿也重新吸收上转换过程中产生的部分可见光。使用钙钛矿薄膜是一种权衡。用橡胶制造更多的可见光并不意味着更多的光从设备中出来,这是违反直觉的。因此,需要更详细的设备工程来优化设备中红外和可见光的比例。

博科公园|研究/来源:佛罗里达州立大学

参考期刊《物理化学快报》

DOI : 10.1021/ACS。JPC信. 9B

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