量子科学将太阳能电池转化效率上限提高至40%
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在来自瑞典Lund大学最近的一项研究中，研究人员利用新技术来研究太阳能电池非常快的过程。研究成果将会太阳能电池变得更加高效。 现今太阳能电池的转化效率上限约为33%左右。然而，研究人员现在发现将其上限提高至40%以上并非不可能，这将显著改善太阳能的开发潜力。 这项实验中研究了量子级别的光子和电子。量子级是指由单个原子和它们的排列结构的缩影。研究人员发现量子级别的自然法则与现实世界略有不同，且更具优势。 Lund大学的化学物理教授Tönu Pullerits说：他们完全没想法它能工作，在这项研究中，Tönu Pullerits和他的同事们研究了含有被称为纳米尺寸量子点材料的太阳能电池。这些量子点可理解为半导体材料的单个原子。当阳光照射这些量子点时，一个光子可提取两个电子，从而可以提高太阳能电池的效率。 Pullerits教授说：“这将意味着太阳能电池的彻底改善。”达到这一效果的原因在于量子尺度上的力学作用。这种现象被称为量子相干，这会使一种能量类型几乎不受任何阻碍的进行完美能量转移。 量子相干开辟了一种可能性，即使能量的转移在同一时间内在所有可能路线中找到最佳途径。打个比方，就像你在超市结帐时，会先观察一下，然后选择移动最快的队伍等候结帐一样。实际上，这比排队结帐快多了：在量子世界它只需要十亿分之一秒钟就完成了。研究人员也在讨论这种现象是否也适用于某些光合生物捕获阳光的过程。 近年来，Tönu Pullerits和他的同事们进行了研究，试图了解和控制量子相干现象，以便利用它制造出更高效的太阳能电池，同时研究成果也可以用于其它环境，其中对电子和光子的传输和互动过程的了解最为关键，这将是未来的高速量子电子学的根本。 该研究由瑞典Lund大学和美国俄勒冈州的研究人员合作进行。相关论文已发表在科学期刊《Nature Communications》上。 |
