久久久国产一区二区_国产精品av电影_日韩精品中文字幕一区二区三区_精品一区二区三区免费毛片爱

機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 前沿科技之光伏電池外部效率首次超過100% [打印本頁(yè)]

作者: 掃街    時(shí)間: 2011-12-24 11:08
標(biāo)題: 前沿科技之光伏電池外部效率首次超過100%
美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL:National Renewable Energy Laboratory)研究人員報(bào)道,他們的首款太陽能電池可產(chǎn)生一種光電流,外部量子效率大于100%,因?yàn)楫a(chǎn)生光子激發(fā)的光子來自高能段太陽光譜。
, r& T3 Z2 C1 _! y  g光電流外部量子效率通常以百分比表示,是指每秒流過太陽能電池外部電路的電子數(shù)量,除以每秒進(jìn)入太陽能電池的光子數(shù)量,這些光子具有特定的能級(jí)或波長(zhǎng)。迄今為止,沒有一種太陽能電池的外部光電量子效率,在任何波長(zhǎng)的太陽光譜上都可達(dá)到100%以上。
4 |+ K  @+ L! h* n  u外部量子效率達(dá)到了高峰值114%。新報(bào)道的工作標(biāo)志著可喜的一步,可開發(fā)下一代太陽能電池,既可用于太陽能發(fā)電,也可用于太陽能燃料,都具有競(jìng)爭(zhēng)力,或者成本更低,勝過化石燃料或核能燃料。
& a) g7 L3 x0 ]" S& [多激子生成(MEG:Multiple Exciton Generation)是成功的關(guān)鍵。有一篇論文介紹這一突破,發(fā)表在12月16日一期的《科學(xué)》雜志上。題為《峰值外部光電量子效率超過100%源自多激子生成采用量子點(diǎn)太陽能電池》(Peak External Photocurrent Quantum Efficiency Exceeding 100 percent via MEG in a Quantum Dot Solar Cell)。& Z0 D/ n* Q5 }6 E7 e( n" ~; g5 i) E% I
這里的機(jī)制是,使量子效率超過100%,需要用太陽光子,依靠的一種工藝稱為多激子生成,就是吸收單個(gè)適當(dāng)?shù)母吣芄庾樱梢援a(chǎn)生一個(gè)以上的電子-空穴對(duì)(electron-hole pair),每吸收一個(gè)光子都是這樣。0 L! u5 }1 l4 z% j; T8 C$ m; l
2001年,國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家阿瑟J. •諾基科(Arthur J. Nozik)第一次預(yù)測(cè),多激子生成采用半導(dǎo)體量子點(diǎn)會(huì)更有效,勝過采用塊狀半導(dǎo)體。量子點(diǎn)是微小晶體半導(dǎo)體,尺寸范圍是1-20納米,1納米等于一米的十億分之一。在這樣小的尺度,半導(dǎo)體表現(xiàn)出一些強(qiáng)烈的效應(yīng)效果,都是因?yàn)榱孔游锢韺W(xué),這些效應(yīng)比如:0 }2 U8 t; a! T8 O, e
迅速增加帶隙(bandgap)并縮小量子點(diǎn)尺寸;! {4 E( f6 f4 p" N2 V& W- @, [" ?
室溫下形成相關(guān)電子-空穴對(duì)(稱為激子);! b/ M% x3 N- O( V, ?' T* o' g: O
增強(qiáng)耦合電子粒子(電子和正空穴),這需要庫(kù)侖力(Coulombic forces);4 g) ?# h* Z# M6 g' v' ~% k/ [
促進(jìn)多激子生成過程;- [) }* k) I: E  X
量子點(diǎn)約束電荷,獲取多余能量;
, S; E* j( L/ |量子點(diǎn)把電荷載體限制在它們微小的體積內(nèi),可以獲取多余的能量,否則這些熱量會(huì)散發(fā)為熱,因此,這樣就可以大大增加效率,把光子轉(zhuǎn)換成可用能量。! t" w& e$ o1 x& O9 w# L. V
研究人員達(dá)到了114%的外部量子效率,他們采用一種分層電池,這種電池中包含抗反射鍍膜玻璃,一層薄薄的透明導(dǎo)體,一層納米結(jié)構(gòu)的氧化鋅(zinc oxide),一層硒化鉛(lead selenide)量子點(diǎn),這一層經(jīng)過乙二硫醇(ethanedithol)和肼(hydrazine)的處理,還有一薄層黃金,用于上電極。3 O+ [  V0 r5 O) e# Q5 @" W# d4 W
這項(xiàng)新的研究結(jié)果報(bào)道的多激子生成,首次表現(xiàn)出100%以上的外部光電流量子生成率,測(cè)量采用了量子點(diǎn)太陽能電池,是在弱光下進(jìn)行;這些電池表現(xiàn)出顯著的能量轉(zhuǎn)換效率,產(chǎn)生的總功率除以輸入功率,高達(dá)4.5%,這是采用了模擬太陽光。雖然這些太陽能電池未經(jīng)優(yōu)化,表現(xiàn)出相對(duì)較低的能量轉(zhuǎn)換效率,都是采用光電流和光電壓,但是,演示的多激子生成,在太陽能電池光電流中具有重要意義,因?yàn)樗_辟了一些新的未經(jīng)開發(fā)的方法,可以提高太陽能電池效率。5 h& Q7 U! g6 S8 _8 E8 }3 C
這項(xiàng)新成果另一個(gè)重要的方面是,它們符合以前采用時(shí)間分辨光譜測(cè)量的多激子生成,從而驗(yàn)證了這些早期的多激子生成研究。出現(xiàn)完美相符,是因?yàn)橥獠苛孔有始m正了光子數(shù),這些光子確實(shí)被吸入電池光敏區(qū)。在這種情況下,確定的量子產(chǎn)量就被稱為內(nèi)部量子效率。內(nèi)部量子效率大于外部量子效率,這是因?yàn)椋肷涔庾又泻艽笠徊糠稚⑹Я耍行┍环瓷洌行┍晃腚姵刂蟹枪怆娏魃蓞^(qū)。內(nèi)部量子效率峰值達(dá)到了130%,出現(xiàn)這種情況,是因?yàn)榭紤]了這些反射和吸收的損失。
. A: s- s: m0 Z* V( H8 C5 G
作者: hilldong    時(shí)間: 2014-7-2 14:56
這個(gè)太高科技了,“外部效率首次超過100% ”這句話就夠我捉摸半天了。




歡迎光臨 機(jī)械社區(qū) (http://www.ytsybjq.com/) Powered by Discuz! X3.5