美澳科學家太陽能電池技術創新 突破光伏電池靈敏度的界限

來源：微鋰電

導讀：澳大利亞和美國的科學家已經成功將將光從硅帶隙下方“上轉換”為高能光，硅太陽能電池可以捕獲高能光。

許多太陽能技術都沒有利用到光譜的某些部分，但澳大利亞和美國的科學家們正在推動光伏電池靈敏度的發展，將低能量的光轉化為能激發硅的更有能量的可見光。研究人員利用氧氣作為光轉換催化劑，通過光化學“上轉換”實現了這一點。

雖然已經開發出了在近紅外光子能量上轉換光的系統，但在硅帶隙之下的上轉換一直無法實現。新南威爾士大學悉尼分校的研究人員以及來自RMIT 大學和肯塔基大學的科學家最近在《自然光子學》上解釋說，他們展示了一種上轉換成分，利用半導體量子點吸收低能量的光，并利用分子氧將光轉移到有機分子上。

新南威爾士大學教授蒂姆·施密特表示一種上轉換光的方法是捕獲多個較小的能量光子，并將它們粘在一起。施密特解釋說:“這可以通過激子相互作用來實現，激子是電子的束縛態，電子空穴可以傳輸能量而不傳輸凈電荷。”

為了擴大太陽能電池的靈敏度范圍，研究人員使用了氧氣，氧氣通常對分子激子有害。但是，他們證明了氧可以介導能量轉移，從而使有機分子在硅帶隙上方發出可見光。

RMIT 大學的賈里德·科爾教授說：“有趣的是，在沒有氧氣的情況下，很多東西都能正常工作。一旦你允許氧氣進入，它們就停止工作。這是毀了我們所有計劃的致命弱點，但現在，我們不僅找到了繞過它的方法，它突然間幫助了我們。”

研究人員使用PBS 半導體納米晶體增敏劑來吸收硅帶隙以下的光子，并填充在單態態氧能量以下的紫蒽酮三態。在兩個單線態氧分子的能量傳遞之后，三態紫羅蘭色團在可見光譜中發光。

新南威爾士悉尼大學的首席作者Elham Gholizadeh 說：“硫蒽酮并沒有完美的光致發光量子產量，所以下一步將是尋找更好的分子。但我非常有希望，并且認為我們可以迅速提高效率。”

據微鋰電小組調查，由于效率仍然很低，科學家們說，要將這項技術用于商業太陽能電池，還需要大量的材料開發。