科學(xué)家開發(fā)新納米結(jié)構(gòu)匹憎,幫助提高光能轉(zhuǎn)換效率
科學(xué)家現(xiàn)在找到了一種新的期庆、更快控屡、更好的能源轉(zhuǎn)換方法区蛹,他們創(chuàng)造一種混合納米材料,可以加速將光的能量轉(zhuǎn)換為熱電子峻维,進(jìn)而提高太陽能效率艺挽,為相關(guān)光伏技術(shù)帶來巨大進(jìn)步。
這種長度僅十億分之一米(10-9 m)的納米材料由美國能源部轄下阿貢國家實(shí)驗(yàn)室(Argonne National Laboratory)團(tuán)隊(duì)開發(fā)桐猬,可以從光子中利用所有能量麦撵。
通常,在較大的粒子中很少看到活力十足(動(dòng)能極高)溃肪、能量接近光子的熱電子(hot electron)免胃,所以科學(xué)家必須透過更小的粒子幫助,于是研究人員首先對負(fù)責(zé)吸收光的金屬與納米材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整惫撰,這是增加高能電子數(shù)量的第一步驟羔沙。
為了找出哪些混合納米材料可以產(chǎn)生最多熱電子,研究人員嘗試過很多種組合厨钻,最后他們宣布獲勝者:以氧化鋁隔離片分隔的銀納米方塊和金屬薄膜扼雏,兩者耦合能進(jìn)一步增強(qiáng)光的能量,其中一個(gè)關(guān)鍵在于這種納米結(jié)構(gòu)比起其他結(jié)構(gòu)夯膀,可從更廣的光譜范圍中(近紅外光诗充、可見光到紫外光)產(chǎn)生熱電子。
團(tuán)隊(duì)以瞬態(tài)吸收光譜儀測量熱電子濃度的變化率棍郎,判定熱電子在何時(shí)其障、以何種方式失去能量,這樣可以幫研究人員找到一個(gè)減少能量損失的線索恃感,或建立趁熱電子未遺失能量前趕緊提取的方法。
此外螺喂,納米結(jié)構(gòu)包含不同能帶侦需,會影響熱電子在帶內(nèi)行進(jìn)的衰變速率南椒,也因此不同種類的電子最后會有壽命也不一,這取決于它們在材料中的行進(jìn)方向坊蕴。論文合著者之一 Matthew Sykes 解釋說呐取,你可以想像有些電子是行駛在高速公路上的車輛,如果交通不壅塞扫觅,很少遇到其他車拂炉,那么電子可以在更長時(shí)間內(nèi)保持更高的速率;相反的硅枷,如果有些電子不幸遇到交通繁忙的上下班車潮旱婚,它們不得不放慢速度,而這將影響熱電子被激活后可以存活的時(shí)間太迈。
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