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美國科學家捕獲多余的光子能量來生產(chǎn)太陽能燃料
日期:2017-04-18   [復制鏈接]
責任編輯:xiaoguang 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
編者按:美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)的科學家們開發(fā)了一個光電化學原理電池,其能夠捕獲通常損失的多余光子能量,以產(chǎn)生熱量。使用量子點(QD)和所謂多重激子產(chǎn)生(MEG)過程,NREL研究人員能夠?qū)錃猱a(chǎn)生的外部量子效率的峰值推高到114%。

該新型電池利用陽光分解水,可以顯著地促進氫的產(chǎn)生,比目前使用的光電化學方法效率更高、成本更低。

該研究的細節(jié)在發(fā)表于自然能源的論文中進行了概述(“用于光電化學氫析出反應(yīng)的多重激子生成量子產(chǎn)率超過100%”),合作者包括 Matthew Beard, Yong Yan, Ryan Crisp, Jing Gu, Boris Chernomordik, Gregory Pach, Ashley Marshall, and John Turner。他們?nèi)縼碜訬REL,Crisp還隸屬于科羅拉多礦業(yè)學院,Pach和Marshall隸屬于科羅拉多大學。Beard和其他NREL科學家,于2011年發(fā)表了一篇科學論文(“通過MEG外部光電量子效率峰值超過100%的”量子點太陽能電池”),其首次顯示了MEG如何通過在電流中產(chǎn)生更多電子,使其多于進入太陽電池的光子量,導致太陽能電池的量子效率超過100%。“這里的主要區(qū)別在于我們捕獲了化學鍵中的增強MEG,而不僅僅是在電流中。”Beard說。“我們證明在太陽電池中產(chǎn)生額外電流的相同過程也可以應(yīng)用于發(fā)生額外的化學反應(yīng)或?qū)⒛芰績Υ嬖诨瘜W鍵中。”太陽電池的最大理論效率受限于可以將多少光子能量轉(zhuǎn)化為可用的電能,超過半導體吸收帶的光子能量將損失產(chǎn)生熱量。MEG工藝利用額外的光子能量產(chǎn)生更多的電子,從而增加更多的化學能或電能,而不是產(chǎn)生熱量。量子點,球形半導體納米晶體(直徑為2-10nm),增強了MEG過程。在本報告中,通過QD內(nèi)MEG過程產(chǎn)生的多個電子或電荷載體被捕獲并存儲在H2分子的化學鍵中。NEL研究人員設(shè)計了一種基于硫化鉛(PbS)QD光電陽極的電池。該光電二極管包含沉積在二氧化鈦/氟摻雜氧化錫電介質(zhì)疊層上的PbS量子點層。由多余電子驅(qū)動的化學反應(yīng)為探索太陽能燃料的高效率方法奠定了新的方向。

原標題:美國研究人員捕獲多余的光子能量來生產(chǎn)太陽能燃料
 
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