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研究人員首次證實(shí)，利用單線態(tài)裂分可以產(chǎn)生兩個(gè)長(zhǎng)壽命激子。這對(duì)提高太陽(yáng)能電池效率非常關(guān)鍵。

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磁場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示了由單線態(tài)裂分產(chǎn)生的激子的形成與衰變。

據(jù)phys.org網(wǎng)站8月19日?qǐng)?bào)道，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的研究人員在《自然·化學(xué)》雜志發(fā)布了一種新方法，可利用單線態(tài)裂分產(chǎn)生更多能量，進(jìn)而提高太陽(yáng)能電池的效率。在論文中，研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)介紹了相關(guān)有機(jī)分子的設(shè)計(jì)。這種有機(jī)分子能夠通過(guò)單線態(tài)裂分過(guò)程使一個(gè)光子產(chǎn)生兩個(gè)激子，而且激子產(chǎn)生的速度很快，壽命也比無(wú)機(jī)激子長(zhǎng)得多。這使得太陽(yáng)能電池每吸收一個(gè)光子后產(chǎn)生的電流放大化。

化學(xué)副教授Luis Campos說(shuō)：“我們?yōu)閱尉€態(tài)裂分材料找到了一種新的設(shè)計(jì)規(guī)則，它讓我們開發(fā)出了迄今為止最有效和最具技術(shù)可行性的分子內(nèi)單線態(tài)裂分材料。這有望為制造更高效的太陽(yáng)能電池奠定基礎(chǔ)?！盋ampos解釋說(shuō)，太陽(yáng)能電池板的運(yùn)行過(guò)程都是一樣的：一個(gè)光子產(chǎn)生一個(gè)激子，激子轉(zhuǎn)化為電流。然而，某些分子可通過(guò)單線態(tài)裂分使單個(gè)光子產(chǎn)生兩個(gè)激子，這類分子面臨的最大挑戰(zhàn)是，兩個(gè)激子的“存活時(shí)間”非常短（幾十納秒），科學(xué)家們很難將它們以電的形式收集起來(lái)。

激子生成示意圖。

Campos和其同事設(shè)計(jì)的有機(jī)分子可以快速產(chǎn)生兩個(gè)長(zhǎng)壽命激子。這一巨大進(jìn)展不僅可以用于下一代太陽(yáng)能技術(shù)，還對(duì)光催化化學(xué)反應(yīng)、傳感器及成像技術(shù)有促進(jìn)作用。

Campos解釋說(shuō)，激子可以用于激活化學(xué)反應(yīng)，以生產(chǎn)藥品、塑料等產(chǎn)品。

激子應(yīng)用廣泛。

Campos說(shuō)：“此前，激子的產(chǎn)生要么很慢，要么壽命很短。我們首次證實(shí)了單線態(tài)裂分可以快速產(chǎn)生雙激子，并且壽命較長(zhǎng)。這不僅為根本上研究單分子中的激子行為打開了大門，也為理解如何在涉及光放大信號(hào)的設(shè)備中利用它們打開了新視野?！?

原標(biāo)題:太陽(yáng)能電池技術(shù)或迎來(lái)徹底變革 效率將大幅提高