在來自瑞典Lund大學(xué)最近的一項(xiàng)研究中，研究人員利用新技術(shù)來研究太陽能電池，讓太陽能電池變得更加高效。
此前，太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率上限約為33%左右，最近，研究人員發(fā)現(xiàn)將其上限提高至40%以上并非不可能，這將顯著改善太陽能的開發(fā)潛力。
這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中研究了量子級(jí)別的光子和電子。量子級(jí)是指由單個(gè)原子和它們的排列結(jié)構(gòu)的縮影。研究人員發(fā)現(xiàn)，量子級(jí)別的自然法則與現(xiàn)實(shí)世界略有不同，且更具優(yōu)勢(shì)。
Lund大學(xué)的化學(xué)物理教授Tönu Pullerits說：他們完全沒想到它能工作，
在這項(xiàng)研究中，Tönu Pullerits和他的同事們研究了含有被稱為納米尺寸量子點(diǎn)材料的太陽能電池。這些量子點(diǎn)可理解為半導(dǎo)體材料的單個(gè)原子。當(dāng)陽光照射這些量子點(diǎn)時(shí)，一個(gè)光子可提取兩個(gè)電子，從而可以提高太陽能電池的效率。
Pullerits教授說：“這將意味著太陽能電池的徹底改善。”達(dá)到這一效果的原因在于量子尺度上的力學(xué)作用。這種現(xiàn)象被稱為量子相干，這會(huì)使一種能量類型幾乎不受任何阻礙的進(jìn)行完美能量轉(zhuǎn)移。
量子相干開辟了一種可能性，即使能量的轉(zhuǎn)移在同一時(shí)間內(nèi)在所有可能路線中找到最佳途徑。打個(gè)比方，就像你在超市結(jié)帳時(shí)，會(huì)先觀察一下，然后選擇移動(dòng)最快的隊(duì)伍等候結(jié)帳一樣。實(shí)際上，這比排隊(duì)結(jié)帳快多了：在量子世界它只需要十億分之一秒鐘就完成了。研究人員也在討論這種現(xiàn)象是否也適用于某些光合生物捕獲陽光的過程。
近年來，Tönu Pullerits和他的同事們進(jìn)行了研究，試圖了解和控制量子相干現(xiàn)象，以便利用它制造出更高效的太陽能電池，同時(shí)研究成果也可以用于其它環(huán)境，其中對(duì)電子和光子的傳輸和互動(dòng)過程的了解最為關(guān)鍵，這將是未來的高速量子電子學(xué)的根本。
該研究由瑞典Lund大學(xué)和美國俄勒岡州的研究人員合作進(jìn)行，相關(guān)論文已發(fā)表在科學(xué)期刊《Nature Communications》上。
