用新材料制造,更高效的太阳能电池

2019年08月13日 9:46 11762次浏览 来源:   分类: 新材料前沿

导读: 佛罗里达州立大学的一组研究人员正在开拓创新的方法,让太阳能电池吸收并利用红外光,主要为了优化太阳能应用的这一过程。之后为了优化设备性能,研究人员改变了吸收剂——卤化铅钙钛矿薄膜的厚度。

佛罗里达州立大学的一组研究人员正在开拓创新的方法,让太阳能电池吸收并利用红外光。红外光是太阳能电池技术通常无法获得的光谱的一部分。其研究成果发表在《物质》(Matter)和《物理化学快报上的两项新研究中。化学和生物化学助理教授Lea Nienhaus说: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的这一过程。


       Nienhaus和博士后研究员Sarah Wieghold为太阳能电池创造了一种新方法,以促进光子上转换过程。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出可见光。通常,这些设备使用金属有机分子或半导体纳米晶体来敏化光子的上转换,但是Nienhaus和Wieghold使用了一层卤化铅钙钛矿薄膜,这是一种很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,这种碳氢化合物会发出向上转换的光。
       这一过程背后的想法是创造更有效的太阳能电池,可以检测和利用红外线。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,因此不是一种可行的能量来源。这意味着有大量的太阳光谱不能被太阳能电池吸收,想把红外光转换成一种可以被太阳能电池看到和使用的波长。为了设备效率,研究人员需要制造一种厚度刚好合适的钙钛矿薄膜。测试了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。