科學家揭開單重態裂變太陽能電池中的能量缺失之謎

    據外媒報道，通過利用一種被稱為單重態裂變的現象，可以提（tí）高太陽能電（diàn）池的效率。然而，到目前為（wéi）止，反（fǎn）應過程中無法解釋的能量損失一直是（shì）一個（gè）主要問題。瑞典林雪平大學（xué）的科學家領導的研究小組發現了單（dān）重態裂變過程中發生的情況（kuàng）以及（jí）損失的能量去向。該成果已發表在《細胞報告物理科學》雜誌上（shàng）。

    太陽能是最重要的無化石、環保的可持續電力來源之一（yī）。目前使用的矽基太陽能電池最多隻能利用太陽光中約33%的能量並將其轉化為電能。這是因為太陽光束中的光（guāng）包或光子的（de）能量太低，無法被太陽能電池吸收，或者太高，因此部分能量被耗散為（wéi）廢熱。這個最大理論效（xiào）率被稱為肖克利-奎伊瑟極限。在實踐中，現代太陽能電池的效率為20-25%。

    然而，在分子光物理學中（zhōng），一種被稱為單重態裂變的現象可以使（shǐ）具有較高能量（liàng）的光子得到利用，並（bìng）在（zài）沒有熱損失的情況下轉化為電能。近年來，單重態裂變引起了科學家們（men）越來越多的關（guān）注，開發（fā）最佳材料的（de）活動正在緊張進行。然而（ér），到目前為止，單重態裂變過程（chéng）中無法解釋的能量損失使設計這種材料變得困難。研究人員一直無法（fǎ）就這些能量損失的來源達（dá）成一致。

    現在，林雪平大學的研究人員與劍橋（qiáo）、牛津、聖塞瓦斯蒂安和巴塞羅那的同事一起發現了單重態（tài）裂變過程中的能量去向。

    “單重（chóng）態裂變在不到一納秒的時間內發生，這使（shǐ）得（dé）測量它變得非常困難。茄子视频懂你更多（men）的（de）發現使我（wǒ）們能夠打開黑匣子，看到（dào）反應過程中（zhōng）能量的去向。通過這種方式（shì），茄子视频懂你更多最終將能夠優化材料，以（yǐ）提高太陽能電池的效率。”林雪平大學物理、化學和生物係高級講師Yuttapoom Puttisong說（shuō）。

    部分能量以中間亮態（tài）的形式消失，這（zhè）是實（shí）現（xiàn）高效單重態裂變必須解決的問題。發（fā）現能量的（de）去向是（shì）實現太陽能電池效率顯著提高（從目前的33%提高到40%以上）道路上的重（chóng）要一步。

    研究人員使用了一種精細的磁（cí）光瞬態方法來確定能量損失的位置。這（zhè）種技術具有獨特（tè）的優勢，它可以（yǐ）在納（nà）秒的時間尺度上考察單（dān）重態裂變反應的“指紋”。然而（ér），這種新技術可以用於（yú）研究更廣泛的材料庫中（zhōng）的單重態裂（liè）變。該研（yán）究已發表在《細胞報告物理科學》雜誌上。

    “實際的單重態裂（liè）變過程發生在晶（jīng）體材料中。如果茄子视频懂你更多（men）能夠優化（huà）這種材料，盡可能多地保留單重態（tài）裂變的能（néng）量，茄子视频懂你更多將大大接近實際應用。此外，這種單重態裂變材料是可以溶液加工（gōng）的，這使得它的製（zhì）造成本很低，適合與現有的太陽能電池技術相結合。”林雪平大學物理、化學和生（shēng）物係的博士生、該（gāi）研究的第一作者黃玉清說（shuō）。