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隨著新能源開發(fā)與使用的不斷推進(jìn)，科學(xué)家們也在思考如何能夠充分利用新型能源資源，降低在使用過程中的一些不必要損耗。于是，一種用于太陽能電池新型混合材料應(yīng)運(yùn)而生，使用該材料后可以讓原先被浪費(fèi)的部分太陽能轉(zhuǎn)化為電能，從而大大提升了太陽能的轉(zhuǎn)換效率。
美國加州大學(xué)的教授及其研究團(tuán)隊(duì)通過一系列實(shí)驗(yàn)研究后發(fā)現(xiàn)，混合分子納米晶體可以將兩種低能光子相結(jié)合產(chǎn)生一種高能光子，不僅使太陽能轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了最大化，而且極大地降低了太陽能發(fā)電成本，這標(biāo)志著人類在太陽能電池制備領(lǐng)域邁出了重要的一步。
科學(xué)家們指出，彩虹即是由不同波長的光子組成的，波長不同，其散發(fā)出的能量也不同，總的來說，光子的波長越長，能量越低，而這也為太陽能工程師們制備太陽能電池提供了靈感。太陽能電池的工作原理即是使光子與電子相互作用，將光子的能量轉(zhuǎn)化為電能。
所有的太陽能電池都有一個(gè)帶隙(導(dǎo)帶的最低點(diǎn)和價(jià)帶的最高點(diǎn)的能量之差，帶隙越大，導(dǎo)帶的電導(dǎo)率也就越低)，在使用過程中，太陽能電池僅能利用能量高于帶隙的光子，而低于帶隙的光子能量卻不能得到很好的利用。這樣一來，太陽能電池對(duì)太陽光的捕獲率還不到34%，而如果能將兩種低能光子結(jié)合成一種能量高于帶隙的光子，則多余的能量就能被捕獲，從而提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率。具體來說這種轉(zhuǎn)換過程為：一個(gè)光子將其中一個(gè)電子的能量提高至激發(fā)態(tài)，而在電子變回到基態(tài)之前時(shí)會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)光子;接著第二個(gè)光子便將電子的能量再次提高至更高的激發(fā)態(tài)，而當(dāng)電子再次變?yōu)榛鶓B(tài)時(shí)，它便將兩者的能量通過單個(gè)波長更短的光子釋放出來。
那么如何使光子發(fā)生上述轉(zhuǎn)換呢?科學(xué)人員通過一系列實(shí)驗(yàn)研究后發(fā)現(xiàn)，外表包覆有機(jī)分子紅熒烯和二苯基蒽的硒納米晶體可將近紅外光子轉(zhuǎn)化為波長為550 納米的橙黃光?？茖W(xué)人員說：“這種硒納米晶體吸收了兩個(gè)光子，然后將其能量傳遞給其中的有機(jī)成分，從而使有機(jī)化合物產(chǎn)生一種高能光子。簡單來說，即先由復(fù)合材料中的無機(jī)物吸收光子然后再通過有機(jī)物將其釋放出來。”科學(xué)人員指出，通過對(duì)紅外光進(jìn)行“特殊處理”，極大地提高了太陽能電池對(duì)太陽光的吸收率，使太陽能電池的電能轉(zhuǎn)換效率提升了1000倍。
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