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时间:2019-02-11编辑: admin 点击率:

  斯坦福团队讨论有机光伏电池研讨的思想转型

  有机光伏电池一向被誉为刚性硅制太阳能电池板的简便低成本替代品。近年,有机光伏电池的变换功率得到大幅进步,不过,有机光伏电池终究怎么将太阳光变换为电力——这仍是一个处于激辩中的问题。

  现在,美国斯坦福大学(StanfordUniversity)研讨小组参加到这个话题中。该研讨团队于2013年11月17日在《天然资料杂志(journalNatureMaterials)》上发表,原先认可的作业原理并不正确,应该将思想精力会集在资料规划上,以此进步有机电池的功能。

  斯坦福大学资料科学与工程学院教授(论文作者之一)MichaelMcGehee表明:咱们都知道,有机光伏电池功能拔尖。现在的问题是,它们为何如此鹤立鸡群?——答案依然具有争议性。

  传统有机太阳能电池由塑料聚合物及其它柔性资料制造的两个半导体层组成。经过吸收光子(光的粒子),电池生产出电力。

  当电池将光线吸入,光子在聚合物原子活动,令其溢出电子,留传下一个空泛——科学家们称之为空穴。空穴与电子敏捷构成激子(激起性电子)的结合体。随后,激子割裂,独立移向另一个光子发明出来的空穴中。激子这类从一个空穴移向另一个空穴的继续举动发生电流。

  在这份论文中,斯坦福团队处理了争辩已久的一个问题——终究何种原因导致激子割裂。

  斯坦福大学资料科学与工程系副教授AlbertoSalleo宣称:要发生电流,就必须将激子与空穴分隔——这就需求两个类型各异的半导体资料。假使比较于资料A,资料B对激子的吸引力更大,那么激子就会游向资料B。理论上,即便掉入某个资料,激子仍与空穴绑定。

  但是,这个长年累月的争辩焦点就在于这种绑定的情况怎么进行割裂?

  热心似火

  一种被科学家们广为承受的解说为热激子效应理论。该理论以为,从资料A掉入资料B之时,电子携带了额定的能量——该额定能量赋予受激电子满足的速度逃离空穴。

  不过,斯坦福团队的实验成果并不认可这一假定。w66利来国际老牌

  斯坦福大学的KoenVandewal表明,斯坦福科学家们很可能现已处理了有机光伏电池怎么将太阳光线改变为电力这一长年累月的争辩。问题的中心:终究是何种原因导致电子-空穴对(激子)别离?可能的答案:无序聚合物与有序布基球间界面的天然梯度促进激子割裂,令电子(紫色)逃离,然后发生电流。

  经过研讨咱们发现,热激子效应并不存在。Salleo表明,从半导体资猜中,咱们测量了光发射。咱们发现额定能量并不需求用来割裂激子。

  那么,终究是什么力气将电子与空穴分隔?

  咱们没有对此给出答案。Sallo解说称,但咱们可以给出一些提示。咱们以为半导体资猜中塑料聚合物内部的无序摆放具有帮忙电子脱离的可能性。

  在近期的研讨中,Salleo发现分子水平的无次序情况的确有助于进步太阳能电池半导体聚合物的功能。经过专心于塑料聚合物的内涵无次序情况,研讨人员可以规划出一种新型资料。该新型资料可以将电子从太阳能电池两个半导体层接壤的当地吸出来。

  值得指出的是,有机太阳能电池接壤面处聚合物的无次序情况更为紊乱。Salleo解说道,这将导致一种‘天然梯度’的现象——将电子从无序区域吸引到有序区域。

  进步功率

  斯坦福研讨小组表明,实验中的光伏电池变换功率约为9%。该团队期望规划出可以使用有序与无序间相互作用优势的半导体资料,进步电池功能。

  为了可以制造出功能更佳的有机太阳能电池,科学家们一向在寻觅可以激起更为‘微弱’热激子效应的资料。Salleo说道,咱们不应该总是偏执于揣摩电子怎么在不发热的情况下脱离——这一向是极具争议性的。人们就光电流方面的思想应该发生根本性改变。

  注:该论文其它作者:来自斯坦福大学的KoenVandewal(榜首作者)、ErikHoke、WilliamMateker、JasonBloking及GeorgeBurkhard,来自德国波茨坦大学的SteveAlbrecht、MarcelSchubert及DieterNeher,来自德国使用光物理研讨所(IAPP)的JohannesWidmer及MoritzRiede,来自美国加州大学伯克利分校的JessicaDouglas及JeanFrechet,来自沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的AramAmassian,来自科罗拉多矿业大学的AlanSellinger以及来自牛津大学的AlanSellinger。

  

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