科学家们通过整合一种将光子粒子分解成小块的方法，使技术更有效，从而更接近于为下一代太阳能电池提供强大的推动力。

在发表在《自然化学》上的一项研究中，研究人员揭示了光粒子分裂(称为单线态裂变的过程)及其潜在工作原理的科学理解。

来自新南威尔士大学悉尼化学学院的首席研究员蒂姆·施密特教授研究单线态裂变已有十多年了。他说，这一过程可以用于改进现有的硅太阳能电池技术。

“今天的太阳能电池通过吸收光子来工作，然后光子被吸到电极上完成工作，”施密特教授说。

“但作为这个过程的一部分，很多光会以热量的形式损失掉。这就是为什么太阳能电池板不能以最高效率运行。”

目前市场上几乎所有的光伏太阳能电池板都是由硅制成的。来自新南威尔士大学光伏与可再生能源工程学院的合著者Ned Ekins-Daukes教授说，尽管这项技术现在很便宜，但它在性能方面也接近其基本极限。

“太阳能电池板的效率代表了太阳提供的能量中可以转化为电能的部分，”埃金斯-道克斯教授说。

“今年早些时候，我们的工业合作伙伴隆基创造了最高效率。他们展示了27.3%效率的硅太阳能电池。

“绝对上限是29.4%。”

施密特教授说，科学家们仍在试图了解单线态裂变的分子过程是如何工作的。具体来说，一个怎么变成两个?他说，这个过程既复杂又细致。

“我们的研究解决了这一过程的途径。我们在审讯中使用磁场。

磁场操纵发射光的波长，以揭示单线态裂变发生的方式。

“以前从来没有这样做过。”

更聪明地工作，而不是更努力地工作

不同颜色的光具有不同能量的光子。施密特教授说，不管入射光的能量是什么，它总是会为电池提供相同的能量，任何多余的能量都会转化为热量。

“所以，如果你吸收了一个红色光子，那么就会有一些热量，”施密特教授说。

“有了蓝色光子，就会有很多热量。

“太阳能电池的效率是有限的。”

他说，要想让硅电池发挥更大的潜力，就需要转变思维模式。

“将单线态裂变引入硅太阳能电池板将提高其效率，”埃金斯-道克斯教授说。

“这使得分子层能够为面板提供额外的电流。”

这个过程将光子分解成两个较小的能量块。然后可以单独使用它们。这确保了光谱中更多的高能量部分被利用，而不是作为热量损失掉。

投资未来

去年，澳大利亚可再生能源机构(ARENA)选择了新南威尔士大学的单线态裂变项目作为其超低成本太阳能项目。该项目旨在开发能够在2030年前以每瓦30美分以下的成本实现30%以上效率的技术。

该团队使用单波长激光激发单线态裂变材料。然后他们用一个电磁体施加磁场——这降低了单线态裂变过程的速度，使它更容易被观察到。

埃金斯-道克斯教授说:“从对单线态裂变的坚定科学理解出发，我们现在可以制造出改进硅太阳能电池的原型，然后与我们的工业伙伴合作，将这项技术商业化。”

施密特教授说:“我们有信心将硅太阳能电池的效率提高到30%以上。”

更多资料:冯佳乐等，单线态裂变中三对多激子光致发光的磁场特征，Nature Chemistry(2024)。DOI: 10.1038/s41557-024-01591-0期刊信息:自然化学由新南威尔士大学提供引文:磁场有助于理解光粒子分裂以提高太阳能电池效率(2024年，7月26日)检索自2024年7月26日https://techxplore.com/news/2024-07-magnetic-fields-particle-boosting-solar.html此文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。

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