加拿大、倫敦和塞浦路斯的科學家使用激光器,將一些光線引入來幫助制造更高效的太陽能電池板。
本周早些時候,來自蒙特利爾科學與技術設施委員會、英國倫敦帝國學院和塞浦路斯大學大學的科學家發(fā)表的一份新報告中解釋他們的發(fā)現(xiàn):“我們的發(fā)現(xiàn)對機制理解所有的太陽能轉換系統(tǒng)方面的分子細節(jié)的發(fā)電機制非常重要。”第一作者,蒙特利爾大學Francoise Provencher稱:“我們幾十年來致力理解有機光伏分子的工作原理圖這一‘圣杯’,終于取得重大進展。”
“我們用飛秒激發(fā)拉曼光譜”來自科學和技術中央激光設施理事會的Tony Park說,“飛秒激發(fā)拉曼光譜技術是一種先進的超快激光技術,它提供了在極快的化學反應里,化學鍵是如何變化的細節(jié)。分子與激光脈沖相互作用時,激光提供了分子的振動信息。”
由此獲得的信息顯示了太陽能電池中的分子演化過程。他們發(fā)現(xiàn)了兩項重點:快速分子重排和極少量分子松弛和重組。重排或響應速度非???--僅300飛秒(femtosecond)。研究人員表示,一飛秒相對于一秒的概念,就象是一秒相對于370萬年。
“在這些設備中,光吸收加速了電子和帶正電荷物質的形成。最終要提供電力,這兩個相互吸引的粒子就必須分開,電子必須離開。如果電子不能足夠快地移開,則正電荷和負電荷就會簡單地再結合,結果是什么變化也沒有。太陽能設備的整體效率就在于正負電荷重新組合和分離的比例。”斯塞浦路斯大學的Sophia Hayes解釋說。
“我們的研究結果為未來理解生產(chǎn)高效太陽能電池的系統(tǒng)的差別,或者理解那些系統(tǒng)應該有高發(fā)電效率卻并沒有表現(xiàn)出來的原因,提供了可能的路徑。更多更深入的了解什么可行,什么不可行,對將來設計更好的太陽能電池將明顯有益,“蒙特利爾大學卡洛斯·席爾瓦,也是這項研究的資深作者進一步表示。
慕尼黑Ludwig Maximilian大學Bert Nicket領導的科學家團隊首次成功地用激光激發(fā)材料對有機薄膜太陽能電池的活性層進行了功能表征,
“我們已開發(fā)出一種方法用激光對材料進行光柵掃描,聚焦的光束通過旋轉衰減器調(diào)制成不同的方式。這樣我們就能夠直接映射分布在有機薄膜上的缺陷空間分布,這是以前從未實現(xiàn)過的,“Christian Westermeier解釋說。
太陽能電池通過光子激發(fā)分子產(chǎn)生自由電子和正電空穴,來將光能轉換成電能。電荷載流子被電極捕獲的時間和電池的活性層詳細結構有關。原子規(guī)則排列中的缺陷會捕獲載流子,也減少可用電流。新的映射方法使研究人員能夠檢測到與激光激發(fā)缺陷局部相關的電流變化。
該研究顯示,在并五苯有機半導體中,這些缺陷往往集中在一定位置上。選擇并五苯來實驗,因為它是目前可用于有機半導體生產(chǎn)的導電最好的材料,理解這些表層熱電的特別之處非常有意義。
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