Tin Khoa học Công nghệ quốc tế

THU NĂNG LƯỢNG TỪ MẶT TRỜI: KHAI THÁC SÓNG MANG NÓNG ĐỂ TẠO RA TẾ BÀO NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HIỆU QUẢ CAO

19/11/2020 | 0
Các vật liệu có thể làm chậm quá trình nguội của các hạt tải điện nóng có năng lượng cao có thể thu thêm năng lượng từ Mặt trời.

Vật liệu mặt trời hai chiều có thể được sử dụng để khai thác nhiều năng lượng hơn từ ánh sáng mặt trời. Bằng cách điều chỉnh cấu trúc của vật liệu năng lượng mặt trời perovskite 2D, các nhà nghiên cứu từ KAUST và Viện Công nghệ Georgia đã chỉ ra rằng họ có thể kéo dài tuổi thọ của các hạt tải điện nóng năng lượng cao được tạo ra bởi ánh sáng chiếu vào vật liệu. Phương pháp này có thể giúp thu năng lượng mặt trời hiệu quả hơn.

Các perovskite vô cơ-hữu cơ lai là vật liệu năng lượng mặt trời hấp dẫn vì chúng có khả năng sản xuất ít tốn kém hơn nhiều so với silicon. Tuy nhiên, vẫn còn những câu hỏi về tính ổn định lâu dài của perovskites.

Jun Yin, thành viên nhóm nghiên cứu của Omar Mohammed và Osman Bakr cho biết: “Là một giải pháp thay thế cho perovskite lai 3D, perovskite lai 2D đã cải thiện độ ổn định và khả năng chống ẩm. Tuy nhiên, việc làm mát chất mang nóng trong những vật liệu này vẫn chưa được nghiên cứu rộng rãi, Partha Maity, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong nhóm KAUST, cho biết thêm.

Các hạt tải điện nóng hình thành do phạm vi năng lượng rộng của ánh sáng mặt trời, từ hồng ngoại năng lượng thấp và ánh sáng đỏ ở một đầu quang phổ, đến tím ở đầu năng lượng cao. Các tấm pin mặt trời thu năng lượng khi ánh sáng tới va chạm một điện tử ở trạng thái kích thích, nhưng ngay cả ánh sáng đỏ cũng có thể kích thích một điện tử vào một dải dẫn điện. Ánh sáng năng lượng cao hơn có thể tạo ra các hạt mang nóng siêu kích thích, nhưng chúng thải ra năng lượng bổ sung nhanh hơn nhiều so với các vật liệu mặt trời thông thường.

Mohammed và nhóm nghiên cứu đã kiểm tra xem liệu việc thay đổi thành phần hữu cơ của perovskites 2D lai có thể làm chậm quá trình làm mát hạt tải điện nóng, cho phép thu giữ tất cả năng lượng của chúng hay không.

Nhóm nghiên cứu đã thấy sự khác biệt đáng kể giữa ba loại vật liệu khác nhau. “Chúng tôi phát hiện ra rằng đơn tinh thể (EA) 2PbI4 trải qua quá trình làm mát hạt tải nóng chậm hơn nhiều,” Yin nói. Được hỗ trợ bởi các mô phỏng động lực học phân tử, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng cấu trúc dựa trên EA đã ngăn chặn một loạt các cơ chế mà các chất mang nóng thường mất năng lượng cho cấu trúc perovskite xung quanh.

Mohammed cho biết: “Vì chúng tôi đã học được từ nghiên cứu này cách làm chậm động lực của sóng mang nóng trong perovskite 2D, nên giờ đây chúng tôi sẽ tập trung vào việc khai thác các hạt mang này trong kiến ​​trúc pin mặt trời thực và đóng góp có thể của chúng vào hiệu quả chuyển đổi tổng thể” , Mohammed nói. Nhóm cũng sẽ kiểm tra động lực học của sóng mang nóng và chiết xuất trong perovskites 2D với các thành phần khác nhau, ông nói thêm.

 

Nguồn dịch và biên tập: https://scitechdaily.com/capturing-extra-energy-from-the-sun-harnessing-hot-carriers-for-high-efficiency-solar-cells/

HAO