Университет Кюсю и Университет Майнца совершают прорыв в преодолении предела эффективности преобразования солнечной энергии

ru.wedoany.com Новости,Исследовательская группа из Университета Кюсю и Университета Иоганна Гутенберга в Майнце недавно опубликовала статью в журнале Journal of the American Chemical Society, представив инновационную технологию, способную повысить эффективность преобразования солнечной энергии примерно до 130%, в то время как эффективность современных фотовольтаических элементов обычно ниже 30%.

Данное исследование сосредоточено на преодолении физического предела преобразования солнечной энергии, известного как предел Шокли-Квайссера, который долгое время ограничивал солнечные батареи использованием лишь около трети энергии солнечного света. Ёити Сасаки, доцент инженерного факультета Университета Кюсю, отметил, что учёные в основном используют две стратегии для решения этой проблемы: преобразование низкоэнергетических инфракрасных фотонов в высокоэнергетические видимые фотоны и использование технологии синглетного деления для генерации двух экситонов из одного синглетного экситона.

Технология синглетного деления позволяет расщепить высокоэнергетический синглетный экситон на два низкоэнергетических триплетных экситона со спинами, теоретически удваивая энергию фотона и тем самым повышая эффективность преобразования солнечной энергии. Однако захват экситонов, образовавшихся в результате деления, всегда был сложной задачей, поскольку энергия может быть «украдена» посредством механизма резонансного переноса энергии Фёрстера.

Чтобы преодолеть это препятствие, исследовательская группа обратилась к металлокомплексам и обнаружила, что «спин-флип» эмиттер на основе молибдена может эффективно собирать экситоны после деления. Путём корректировки энергетических уровней им удалось подавить расточительный процесс переноса энергии. При сочетании этого эмиттера с материалом тетрацена в растворе была достигнута квантовая эффективность около 130%.

Это означает, что на каждый поглощённый фотон возбуждается примерно 1,3 металлокомплекса на основе молибдена, что превышает традиционный предел эффективности в 100%. Хотя данный эксперимент на данный момент находится на стадии доказательства концепции, исследователи надеются, что он стимулирует разработку новых стратегий проектирования для усиления экситонов и в конечном итоге позволит интегрировать материалы в твёрдотельные солнечные элементы, открывая новые пути для высокоэффективного преобразования солнечной энергии.

Данная статья подготовлена Wedoany. При использовании AI-цитат обязательно указание источника — Wedoany. В случае обнаружения нарушений авторских прав или других вопросов, просьба своевременно сообщить нам. Администрация сайта оставляет за собой право вносить изменения или удалять материалы.Электронная почта: news@wedoany.com