فناوری

اکسیژن حیات جدیدی را در تحقیقات سلولهای خورشیدی ایجاد می کند

توسط مرکز تعالی ARC در علوم Exciton

آزمایشگاههای فوتونیک مولکولی در اعتبار UNSW سیدنی: UNSW Sydney / Exciton Science
دانشمندان استرالیا و ایالات متحده توانسته اند نور کم انرژی را به نور پر انرژی تبدیل کنند ، که می تواند توسط سلولهای خورشیدی به طرز جدیدی جذب شود و اکسیژن ماده مخفی غافلگیرکننده را بدست آورد. نتایج امروز در Nature Photonics منتشر شده است.

پروفسور تیم اشمیت از نویسنده ارشد پروفسور تیم اشمیت از مرکز تعالی ARC در Exciton Science و UNSW سیدنی گفت: در حالی که کارآیی این رویکرد نسبتاً کم است و کار بیشتری برای دستیابی به تجارت مورد نیاز است ، تحقیقات یک تحول جالب است.

پروفسور اشمیت توضیح می دهد: "انرژی ناشی از خورشید فقط نور مرئی نیست."

"طیف گسترده ای است ، از جمله نور مادون قرمز که به ما گرما و ماوراء بنفش می دهد و می تواند پوست ما را سوزاند.

"اکثر سلولهای خورشیدی ، دوربین های شارژ شده (CCD) و فوتودیودها (نیمه هادی که نور را به جریان الکتریکی تبدیل می کند) از سیلیکون ساخته شده اند ، که نمی تواند به نور کم انرژی تر از مادون قرمز نزدیک پاسخ دهد.

"این بدان معنی است که برخی از قسمت های طیف نور توسط بسیاری از دستگاه ها و فن آوری های فعلی ما استفاده نمی شوند."

برای گسترش دامنه حساسیت این دستگاه ها و بالقوه افزایش کارآیی سلول های خورشیدی ، یکی از راهکارها ، "بالا بردن نور" ، تبدیل نور کم انرژی به نور پر انرژی تر و قابل رویت است که می تواند سیلیکون را تحریک کند.

پروفسور اشمیت می گوید: "یک راه برای انجام این کار گرفتن چندین فوتون انرژی کوچکتر از نور و چسباندن آنها به یکدیگر است."

"این می تواند با تعامل اگزیتون ها (حالت های محدود شده از الکترون ها و حفره های الکترونی که قادر به انتقال انرژی بدون انتقال بار الکتریکی خالص هستند) در مولکول های آلی باشد."

تاکنون این امر هرگز فراتر از شکاف باند سیلیکون حاصل نشده است ، این حداقل انرژی برای تحریک یک الکترون در سیلیکون است تا جایی که می تواند در هدایت شرکت کند. با این حال ، محققان Exciton Science ، مستقر در UNSW سیدنی ، این چالش را برطرف کرده اند. و آنها یک دشمن آشنا ، اکسیژن را به یک دوست بعید برای رسیدن به هدفشان تبدیل کردند.

محققان به همراه همكاران دانشگاه RMIT و دانشگاه كنتاكا از نقاط كوانتوم نيمه رسانا (كريستال هاي ساخته شده توسط نانو) براي جذب نور كم انرژي و اكسيژن مولكولي براي انتقال نور به مولكول هاي آلي استفاده كردند.

معمولاً اکسیژن برای برانگیختگی های مولکولی مضر است ، اما در چنین انرژی کم نقش آن تغییر می کند و می تواند انتقال انرژی را با واسطه کند ، به مولکول های آلی اجازه می دهد تا از نور مرئی ، بالاتر از شکاف باند سیلیکون ساطع کنند.

پروفسور جارد کول ، نویسنده کمک کننده ، از دانشگاه RMIT می گوید: "نکته جالب این است که اغلب بدون اکسیژن ، بسیاری از موارد خوب کار می کنند. و به محض اینکه اکسیژن را وارد بدن می کنید ، آنها کار خود را متوقف می کنند.

"این پاشنه آشیل بود که تمام برنامه های ما را خراب کرد ، اما اکنون نه تنها راهی برای حل آن پیدا کرده ایم ، بلکه ناگهان به ما کمک می کند."

بازده هنوز هم پایین است ، اما دانشمندان راهبردهایی برای بهبود این امر در آینده نزدیک دارند.

پروفسور اشمیت می گوید: "این فقط یک تظاهرات اولیه است ، و برای ساختن سلول های خورشیدی تجاری ، تولید مواد کاملاً زیادی لازم است ، اما این به ما نشان می دهد که ممکن است."

و نویسنده اصلی الهام قلی زاده ، همچنین از UNSW سیدنی ، در مورد پتانسیل کار برای ایجاد تأثیر مثبت سریع در زمینه تحقیق خوشبین است.

او می گوید: "از آنجا که این اولین بار است که با این روش موفق شده ایم ، با چالش هایی روبرو خواهیم شد."

"اما من بسیار امیدوار هستم و فکر می کنم که می توانیم راندمان را به سرعت بهبود بخشیم. فکر می کنم برای همه بسیار هیجان انگیز است. این یک روش خوب برای استفاده از اکسیژن برای انتقال انرژی است.

"ویولانتروون عملکرد کوانتومی کامل نور تابشی ندارد ، بنابراین مرحله بعدی جستجوی یک مولکول حتی بهتر است

اکسیژن حیات جدیدی را در تحقیقات سلولهای خورشیدی ایجاد می کند

توسط مرکز تعالی ARC در علوم Exciton

آزمایشگاههای فوتونیک مولکولی در اعتبار UNSW سیدنی: UNSW Sydney / Exciton Science
دانشمندان استرالیا و ایالات متحده توانسته اند نور کم انرژی را به نور پر انرژی تبدیل کنند ، که می تواند توسط سلولهای خورشیدی به طرز جدیدی جذب شود و اکسیژن ماده مخفی غافلگیرکننده را بدست آورد. نتایج امروز در Nature Photonics منتشر شده است.

پروفسور تیم اشمیت از نویسنده ارشد پروفسور تیم اشمیت از مرکز تعالی ARC در Exciton Science و UNSW سیدنی گفت: در حالی که کارآیی این رویکرد نسبتاً کم است و کار بیشتری برای دستیابی به تجارت مورد نیاز است ، تحقیقات یک تحول جالب است.

پروفسور اشمیت توضیح می دهد: "انرژی ناشی از خورشید فقط نور مرئی نیست."

"طیف گسترده ای است ، از جمله نور مادون قرمز که به ما گرما و ماوراء بنفش می دهد و می تواند پوست ما را سوزاند.

"اکثر سلولهای خورشیدی ، دوربین های شارژ شده (CCD) و فوتودیودها (نیمه هادی که نور را به جریان الکتریکی تبدیل می کند) از سیلیکون ساخته شده اند ، که نمی تواند به نور کم انرژی تر از مادون قرمز نزدیک پاسخ دهد.

"این بدان معنی است که برخی از قسمت های طیف نور توسط بسیاری از دستگاه ها و فن آوری های فعلی ما استفاده نمی شوند."

برای گسترش دامنه حساسیت این دستگاه ها و بالقوه افزایش کارآیی سلول های خورشیدی ، یکی از راهکارها ، "بالا بردن نور" ، تبدیل نور کم انرژی به نور پر انرژی تر و قابل رویت است که می تواند سیلیکون را تحریک کند.

پروفسور اشمیت می گوید: "یک راه برای انجام این کار گرفتن چندین فوتون انرژی کوچکتر از نور و چسباندن آنها به یکدیگر است."

"این می تواند با تعامل اگزیتون ها (حالت های محدود شده از الکترون ها و حفره های الکترونی که قادر به انتقال انرژی بدون انتقال بار الکتریکی خالص هستند) در مولکول های آلی باشد."

تاکنون این امر هرگز فراتر از شکاف باند سیلیکون حاصل نشده است ، این حداقل انرژی برای تحریک یک الکترون در سیلیکون است تا جایی که می تواند در هدایت شرکت کند. با این حال ، محققان Exciton Science ، مستقر در UNSW سیدنی ، این چالش را برطرف کرده اند. و آنها یک دشمن آشنا ، اکسیژن را به یک دوست بعید برای رسیدن به هدفشان تبدیل کردند.

محققان به همراه همكاران دانشگاه RMIT و دانشگاه كنتاكا از نقاط كوانتوم نيمه رسانا (كريستال هاي ساخته شده توسط نانو) براي جذب نور كم انرژي و اكسيژن مولكولي براي انتقال نور به مولكول هاي آلي استفاده كردند.

معمولاً اکسیژن برای برانگیختگی های مولکولی مضر است ، اما در چنین انرژی کم نقش آن تغییر می کند و می تواند انتقال انرژی را با واسطه کند ، به مولکول های آلی اجازه می دهد تا از نور مرئی ، بالاتر از شکاف باند سیلیکون ساطع کنند.

پروفسور جارد کول ، نویسنده کمک کننده ، از دانشگاه RMIT می گوید: "نکته جالب این است که اغلب بدون اکسیژن ، بسیاری از موارد خوب کار می کنند. و به محض اینکه اکسیژن را وارد بدن می کنید ، آنها کار خود را متوقف می کنند.

"این پاشنه آشیل بود که تمام برنامه های ما را خراب کرد ، اما اکنون نه تنها راهی برای حل آن پیدا کرده ایم ، بلکه ناگهان به ما کمک می کند."

بازده هنوز هم پایین است ، اما دانشمندان راهبردهایی برای بهبود این امر در آینده نزدیک دارند.

پروفسور اشمیت می گوید: "این فقط یک تظاهرات اولیه است ، و برای ساختن سلول های خورشیدی تجاری ، تولید مواد کاملاً زیادی لازم است ، اما این به ما نشان می دهد که ممکن است."

و نویسنده اصلی الهام قلی زاده ، همچنین از UNSW سیدنی ، در مورد پتانسیل کار برای ایجاد تأثیر مثبت سریع در زمینه تحقیق خوشبین است.

او می گوید: "از آنجا که این اولین بار است که با این روش موفق شده ایم ، با چالش هایی روبرو خواهیم شد."

"اما من بسیار امیدوار هستم و فکر می کنم که می توانیم راندمان را به سرعت بهبود بخشیم. فکر می کنم برای همه بسیار هیجان انگیز است. این یک روش خوب برای استفاده از اکسیژن برای انتقال انرژی است.

"ویولانتروون عملکرد کوانتومی کامل نور تابشی ندارد ، بنابراین مرحله بعدی جستجوی یک مولکول حتی بهتر است