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振作起来:影印机的发明者使“热电子”太阳能电池突破了肖克利-奎塞尔的极限

与Solar一起将此文件归档在F下,来自俄罗斯。德雷克塞尔大学的一个团队演示了如何突破肖克利-奎塞尔(Shockley-Queisser)限值,该限值规定了太阳能电池可以转化为电能的最大日照量。俄罗斯部分有团队成员瓦尔迪米尔·弗里德金(Valdimir M. Fridkin),他是俄罗斯物理学家,他在将近50年前的发明复印机的竞赛中投入了赌注。现在他的腰带上有一个太阳能槽口。

太阳能电池的新突破是太阳能电池研发方面的重要一步,因为世界各地的团队都在争夺太阳能友好型材料的最大能量,同时在转换效率,尺寸,重量,灵活性,耐用性和成本方面进行了调整。

新型太阳能电池突破了Shockley-Queisser

这项新研究涉及“热”电子领域。在太阳能电池材料中,热电子会暂时携带额外的能量。

通常,多余的能量会以热量的形式散发出去,但是如果您能找到一种在热量变热之前将其释放的方法,那么您的转换效率将大为提高(国际光学学会会提供一种通俗易懂的语言“热载体”入门指南,以防万一。您需要更多详细信息)。

弗里德金(Fridkin)大约在47年前观察到了热电子现象,当时他记录了与传统太阳能电池不同的能量转换路径。这种“大量的光伏效应”是微弱的,但它表明并非太阳能电池中的所有多余能量都需要作为热量损失掉。这是弗里德金本人的解释:

“主要结果-使用一小部分太阳光谱超过了[特定于能隙的] Shockley-Queisser [功率效率极限]-由两种机制引起……第一种是涉及热载流子的整体光伏效应,第二种是强大的筛选场,导致这些载流子发生碰撞电离和繁殖,从而提高了量子产率。”

弗里德金(Fridkin)用“屏蔽场”来指代表征铁电材料的自然存在的可逆电场。Drexel小组发现,他们的纳米级电极增强了屏蔽场,使其能够驱动级联的多米诺骨牌效应,其中一个受激电子会加速并触发附近其他电子的释放。

如果这开始引起人们的注意,那么去年美国国家可再生能源实验室将这一原理应用于钙钛矿太阳能电池。

当然,有一个赶上...

当然,有一个陷阱-新的研究基于钛酸钡,它主要在紫外线下工作。

此外,研究小组还在相当小的设备上记录了其观察结果……

我们介绍了具有单尖端电极触点和具有24个尖端(总平面面积为1×1μm2)的阵列的设备的数据,该阵列在AM1.5 G的光照下能够产生17 mA cm-2的电流密度。综上所述,纳米级的BPVE为获得高效的光伏太阳能转化提供了令人兴奋的新途径。

…因此,按顺序进行了一些扩展。

尽管如此,这项新的研究表明了提高太阳能电池效率的另一条道路。这是Drexel教授Jonathan E. Spanier对各种可能性的满怀热情:

钛酸钡吸收不到太阳光谱的十分之一。但是,与使用这种材料或具有相同能隙的材料构造的常规太阳能电池的理论极限相比,我们的设备将入射功率转换的效率高出理论极限50%。

有关(许多)更多的详细信息,请查看《自然光子学》杂志标题为“在铁电绝缘体中的功率转换效率超过了Shockley–Queisser限制”的团队论文。

去吧,海军!

除了Drexel和Fridkin的总部(俄罗斯科学院舒布尼科夫晶体学研究所)外,研究团队还包括宾夕法尼亚大学和美国海军研究实验室。

如果您惊讶地看到海军混战,那么您可能并不孤单。但是,海军一直在通过基础清洁技术研究领域推动其发展。一个著名的例子是一种微生物燃料电池,它在《时代》杂志的2009年50大发明中名列前茅。

海军也在向现成的清洁技术投入资金。它在建立第三代生物燃料市场方面发挥了关键作用,并在2013年向夏威夷的“能源卓越者”注资3000万美元。Excelerator产品组合中的初创公司正在研究从电动自行车到淡化和微聚光太阳能电池的所有产品。

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图片(屏幕截图):艾拉·马鲁申科(Ella Marushchenko)说:“……艺术家产生的光生非热电子的概念及其在铁电晶体中的收集”

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