提高太阳能电池的效率

一个团队的洛斯阿拉莫斯维克多•克里莫夫领导的研究人员已经表明,载波乘法求光子创建多个电子微型半导体晶体中的真实现象,而不是一个错误的观察的外部效应,模拟载波乘法。研究,解释说在最近一期的《账户的化学研究,显示了创建的太阳能电池的可能性超过一个单位的每个光子的能量。

质疑的能力,提高太阳能电池的能量输出促使洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员评估载体乘法在极小的半导体粒子。欧洲杯猜球平台

当一个传统太阳能电池光吸收一个光子,它释放一个电子来产生电流。能量过剩量的需要促进电子到导通状态丢失作为热原子晶格振动(声子)的材料。通过载体乘法,多余的能量可以被转移到另一个电子而不是材料的晶格,释放它来生成电子current-thereby产生更高效的太阳能电池。

克里莫夫和他的同事们已经表明,某些半导体材料的纳米晶体可以产生一个以上的电子吸收一个光子后。欧洲杯足球竞彩这部分是由于加强电子之间的相互作用的范围内挤压在一起的纳米粒子。欧洲杯猜球平台

2004年,洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员理查德·夏勒和克里莫夫报道了首次观察强载波乘法而导致的硒化铅纳米晶体在两间双光子吸收。一年后,亚瑟Nozik和同事在国家可再生能源实验室复制这些结果。最终,航母乘法的光谱特征是纳米晶体中观察到的各种成分,包括硅。

最近,声称在乘法载体的研究已成为争议。具体地说,最近的一些研究描述或微不足道的载波乘法运算效率低,这似乎背道而驰的早期的发现。解决这些差异,洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员分析了因素可能导致的传播报道载波相乘的结果。这些因素包括样本之间的差异,不同的检测技术,和效果模拟载波乘法的签名在光谱测量。

分析一个特定的探测技术如何影响的结果,约翰•麦奎尔克里莫夫的团队博士后研究员,研究载体乘法使用两个不同的吸收光谱techniques-transient和时间分辨光致发光。这两种方法获得的结果是显著的协议,表明不同的检测技术的使用是不可能解释差异突出了其他研究人员。此外,尽管这些测量透露了一些样本载体乘法收益率的变化,这些变化是远小于报告数据的传播。

排除这两种差异的潜在原因后,研究人员关注效果,可以模拟载波乘法。一个这样的效应是纳米晶体的光致电离。

“当纳米晶体吸收高能光子,电子获得足够的能量可以逃避材料,”克里莫夫解释道。“这留下一个带电纳米晶体,其中包含一个积极的洞。的另一个电子,第二个光子Photogeneration结果两眼,单电子的状态,让人想起一个由承运人乘法,这可能导致假阳性,”他说。

评估光致电离的影响,洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员进行了连续的纳米晶体的静态和搅拌方案的研究。搅拌去除带电纳米晶体样品的测量区域。因此,当晶体受到光,搅拌消除带电纳米晶体的可能性将吸收一个光子。而激动人心的一些样品不影响测量的结果,其他样品显示显著差异明显的载体乘法收益率测量静态和搅拌条件下。因为大多数以前的研究进行静态样本,这些结果表明,差异由其他研究人员指出至少部分出现不受控制的光致电离,搅拌试图消除。

洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员重新评估载体乘法效率当光化电离抑制。结果是令人鼓舞的。

而新测量电子的收益率低于此前报道,航母乘法运算的效率仍大于散装固体。具体来说,精力充沛的开始和在纳米晶体生成一个电子所需要的能量大约一半的散装固体。

这些结果表明纳米晶体的重要承诺高效矿车的太阳能辐射。

“研究人员仍然有很多工作要做,”克里莫夫警告说。“一个重要的挑战是如何设计一个精力充沛的材料成本创建一个额外的电子可以通过半导体带隙方法定义的限制。这种材料可以提高太阳能电池的基本能量变换限制从31%提高到40%以上。”