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一个世界第一的光转换：氧气呼吸新的生命变为太阳能电池研究

时间：2022-04-30 14:25:05 来源：

UNSW悉尼的分子光子实验室。

在光转换中的世界首先具有潜在的未来对太阳能光伏，生物医学成像，药物递送和光催化的影响。

澳大利亚和美国的科学家已经能够“将”将低能量光线倒入高能的光线，这可以通过太阳能电池，以新的方式捕获氧气令人惊讶的秘密成分。结果在2020年7月20日在自然光子学中公布。

虽然该方法的效率相对较低，但实现商业化需要更多的工作，但该研究是一项令人兴奋的发展，据高级作者蒂姆·科学和联合国联合国联合国联合国州悉尼卓越的卓越中心蒂姆·施密特教授。

UNSW悉尼的Tim Schmidt教授。

“来自太阳的能量不仅仅是可见光，”施密特教授解释道。“光谱是宽的，包括红外光，使我们提供可以燃烧皮肤的热量和紫外线。

“大多数太阳能电池，电荷耦合器件（CCD）相机和光电二极管（将光转换为电流的半导体）由硅制成，其不能响应比近红外的精力量更低。

“这意味着我们目前的许多设备和技术都会未使用光谱的某些部分。”

为了扩展这些器件的灵敏度范围，并且可能提高太阳能电池的效率，一个策略是“上变光”，将低能量光线变成更精力的可见光，可以激发硅。

“这样做的一种方法是捕获多个较小的光线光子，并将它们粘在一起，”施密特教授说。

“这可以通过在有机分子中相互作用相互作用（可以运输能量的电子和电子孔的束缚状态）来完成。”

到目前为止，这从未实现过于硅带隙之外，这是激发硅中的电子的最小能量，直到它可以参与传导的状态。然而，基于UNSW悉尼的激子科学研究人员已经解决了这一挑战。他们改变了一个熟悉的敌人 - 氧气 - 进入一个不太可能的朋友来实现他们的目标。

Elham Gholizadeh，Ph.D.在UNSW悉尼的学生和论文的第一作者。

研究人员使用半导体量子点（纳米级人制造晶体）与肯塔基大学和肯塔基大学的合作者一起吸收低能量光线，并将光传递到有机分子。

通常氧对分子激子有害，但在这种低能量下，其作用变化，并且可以介导能量转移，允许有机分子发射可见光，高于硅带隙。

RMIT大学Jared Cole教授撰稿人教授说：“有趣的是，经常没有氧气，很多事情都很好。一旦你允许氧气，他们就停止工作了。

“这是Achilles脚跟，毁了我们所有的计划，但现在，我们不仅在解决方面找到了一种方式，突然间它有助于我们。”

效率仍然很低，但科学家们在不久的将来有策略改善这一点。“这只是一个早期的示范，制作商业太阳能电池所需的很多材料开发，但这告诉我们，施密特教授说。

而领导作者Elham Gholizadeh，也是UNSW悉尼，对工作的潜力持乐观态度，以对研究领域进行快速积极影响。“因为这是我们第一次使用这种方法取得成功，我们将面临一些挑战，”她说。

“但我非常希望，并认为我们可以快速提高效率。我认为每个人都非常令人兴奋。使用氧气转移能量是一种很好的方法。

“violthrone没有完美的光致发光量子产量，因此下一步将是寻找更好的分子。”

参考：Elham M. Gholizadeh，Shyamal Kk Prasad，Zhi Li Teh，Thilini Ishwara，萨拉诺曼，安东尼·J。小鸡，Jared H. CoLe，Jared H. Cole，苏珊·昌，Richard D. 。Tilley，John E. Anthony，Shujuan Huang和Timothy W. Schmidt，2020年7月20日，Nature Photonics.doi：
10.1038 / s41566-020-0664-3

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