量子现象控制着有机太阳能电池


来源:   时间:2020-08-13 19:09:27


林雪平大学的研究人员发现了一种量子现象,该现象影响有机太阳能电池中自由电荷的形成。荣誉教授OlleInganäs表示:“如果我们能正确理解正在发生的事情,我们就可以提高效率。”

量子现象控制着有机太阳能电池

博士生清振边在进行一项优化由两种吸光聚合物和受体材料组成的太阳能电池材料的实验时,获得了出乎意料的结果。生物分子和有机电子学系名誉教授OlleInganäs要求他重复该实验,以消除测量错误的可能性。一次又一次地,在LiU及其在隆德的同事进行的实验中,发生了同样的事情:持续数百飞秒的微小周期波形在光吸收中以在太阳能电池材料中形成的光电流的形式出现在光吸收信号中。发生了什么事?

该解释已发表在《自然通讯》上。

一些背景:当光子形式的光被半导体聚合物吸收时,就会形成激子。激子是聚合物中结合的电子-空穴对。电子不会释放,也不会产生电荷的传输,即光电流。当给电子聚合物与接受电子的分子混合时,电子可以被释放。然后,电子只需要跳一下就可以变得自由,并且能量损失保持在最低水平。空穴和电子传输光电流,太阳能电池开始发电。

很久以来,这就是众所周知的。然而,随后在清振编的实验中出现了明显的波形。

OlleInganäs说:“唯一可以想象的解释是,受激系统与分离的电荷之间会产生相干性。我们要求量子化学家对此进行研究,我们在重复实验中获得的结果与他们的计算非常吻合。”

在量子尺度上,原子振动,并且在加热时振动更快。正是这些振动以某种方式彼此相互作用,并与受激电子系统相互作用:波的相位彼此跟随,并产生了相干状态。

OlleInganäs说:“相干性有助于产生产生光电流的电荷,该光在室温下发生。但是我们不知道为什么或如何发生。”

在生物世界中发现了相同的量子相干性。

OlleInganäs说:“生物物理学研究人员之间正在进行激烈的辩论,即使用光合作用的系统是否学会了利用相干性。我发现数百万年的进化不可能导致自然界利用这种现象。”

“如果我们更好地了解电荷载流子的形成方式和过程控制方式,那么我们应该能够使用它来提高有机太阳能电池的效率。振动取决于分子的结构,如果我们可以设计分子,有助于增加光电流,我们也可以利用这一现象发挥自己的优势,”他说。

  版权及免责声明:凡本网所属版权作品,转载时须获得授权并注明来源“环球光伏网”,违者本网将保留追究其相关法律责任的权力。凡转载文章,不代表本网观点和立场。

延伸阅读

最新文章

最具有潜力的太阳能辅助技术,荷兰研发光电电解电池与光伏电解 最具有潜力的太阳能辅助技术,荷兰研发光电电解电池与光伏电解

精彩推荐

产业新闻

东方日升:TITAN与HJT结合,光伏行业将正式步入7.0时代 东方日升:TITAN与HJT结合,光伏行业将正式步入7.0时代

热门推荐