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2019-08-26
??美國(guó)研究人員在近日出版的《自然?化學(xué)》雜志上報(bào)告稱，他們開(kāi)發(fā)出一種利用單線態(tài)裂變來(lái)提高太陽(yáng)能電池效率的新方法。所有現(xiàn)代太陽(yáng)能電池板都采用相同的工作原理，那就是一個(gè)光子產(chǎn)生一個(gè)激子，然后激子轉(zhuǎn)換成電流。有一些分子可在太陽(yáng)能電池中實(shí)現(xiàn)從單個(gè)光子產(chǎn)生兩個(gè)激子，這一過(guò)程被稱為單線態(tài)裂變。
然而，使用這種分子的最大挑戰(zhàn)之一是，兩個(gè)激子的存活時(shí)間非常短（幾十納秒），使其難以作為一種電力來(lái)捕獲。
在美國(guó)海軍研究辦公室的資助下，哥倫比亞大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)新的設(shè)計(jì)規(guī)則，開(kāi)發(fā)出了迄今為止最有效和技術(shù)上最有用的分子內(nèi)單線態(tài)裂變材料。新設(shè)計(jì)的有機(jī)分子可快速產(chǎn)生兩種激子，這兩種激子比目前最先進(jìn)工藝產(chǎn)生的激子壽命更長(zhǎng)，這將使每個(gè)光子產(chǎn)生的電能都可被太陽(yáng)能電池吸收。
研究人員表示，新研究為從根本上了解這些激子如何處理單個(gè)分子，以及理解它們?nèi)绾斡行У貞?yīng)用于受光放大信號(hào)影響的設(shè)備打開(kāi)了大門。該研究成果不僅可用于下一代太陽(yáng)能設(shè)備生產(chǎn)，還可推進(jìn)化學(xué)、傳感器和成像中的光催化過(guò)程，用以制造藥品、塑料和許多其他類型的消費(fèi)化學(xué)品。
太陽(yáng)能是恒星的饋贈(zèng)，所以多年來(lái)，科學(xué)家們一直在為最大限度提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率而殫精竭慮。現(xiàn)在，新技術(shù)讓每個(gè)光子產(chǎn)生的電能都可被太陽(yáng)能電池吸收，這不僅是為下一代太陽(yáng)能設(shè)備積蓄了更多力量，其所蘊(yùn)藏的商業(yè)價(jià)值，以及對(duì)緩解能源危機(jī)的意義更加重大。我們完全有理由相信，這一成果會(huì)在未來(lái)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域“大有作為”。
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