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研究分析提高有機(jī)太陽能電池效率方式

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2018年07月21日  

英美科學(xué)家攜手進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn),讓有機(jī)太陽能電池內(nèi)的電子采用特定的方式“自旋”,有望大幅提高有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率,該最新技術(shù)還可用于研制性能更高的有機(jī)發(fā)光二極管。

有機(jī)太陽能電池模擬植物的光合作用進(jìn)行工作,其纖薄、輕便而且柔韌,也可以像報(bào)紙一樣打印出來,與目前廣泛使用的硅基太陽能電池相比,制造過程更迅捷,成本也更低。但其最高光電轉(zhuǎn)化率僅為12%,還無法與轉(zhuǎn)化效率高達(dá)20%至25%因此更具商業(yè)優(yōu)勢(shì)的硅基太陽能電池相媲美。

現(xiàn)在,劍橋大學(xué)和華盛頓大學(xué)的科學(xué)家們攜手進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn),對(duì)有機(jī)太陽能電池內(nèi)電子的自旋方式進(jìn)行操控,能顯著提高其性能,有助于科學(xué)家們研制出廉價(jià)且高性能的有機(jī)太陽能電池。

此前科學(xué)家們對(duì)有機(jī)太陽能電池內(nèi)電子的不同表現(xiàn)困惑不已,希望厘清為什么有些電子的表現(xiàn)會(huì)出乎意料地好,而另外一些電子的表現(xiàn)則差強(qiáng)人意。為此,劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們研發(fā)出了一種敏感的激光技術(shù)來追蹤有機(jī)太陽能電池內(nèi)電子的行為和相互作用。他們驚奇地發(fā)現(xiàn),“罪魁禍?zhǔn)住笔请娮訐碛械淖孕@種量子屬性。

自旋是粒子擁有的一個(gè)與其角動(dòng)量有關(guān)的屬性。電子擁有兩種自旋方式:朝上或朝下。通過一個(gè)名為“再結(jié)合”的過程,太陽能電池中的電子會(huì)失去其擁有的能量,進(jìn)入一個(gè)完全空的名為“洞”的狀態(tài)。研究人員發(fā)現(xiàn),讓電子采用特定的方式“自旋”,能夠阻止能量損失,并增加太陽能電池的電流。

該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的研究員阿克沙伊˙拉奧表示:“借用這一令人興奮的研究發(fā)現(xiàn),我們能利用自旋物理學(xué)提高太陽能電池的性能,以前,我們認(rèn)為這不可能發(fā)生。使用這種方式研制的新材料和太陽能電池或許很快會(huì)面世。”

研究人員認(rèn)為,這一設(shè)計(jì)概念有助于科學(xué)家們縮小有機(jī)太陽能電池和硅基太陽能電池在轉(zhuǎn)化效率方面的差異,另外,也有望用于制造性能更高的有機(jī)發(fā)光二極管。有機(jī)發(fā)光二極管是一種方興未艾的顯示技術(shù),用于制造手機(jī)和電視中使用的更高效的顯示器。

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