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美国国家可再生能源实验室通过捕获过量的光子能量来生产太阳能燃料

2017-04-18 242浏览 标签: 太阳能

2017年4月13日,美国国家可再生能源实验室(NREL)官网公布消息称科研人员开发了一种光电化学电池,能够捕获通常损失的多余光子能量,产生热量。NREL的研发团队利用量子点(QD)和多重激子生成(MEG)工艺能够将氢气产生的外部量子效率的峰值提高到114%。与目前的光电化学方法相比,新成果可以用更高的效率和更低的成本分解水,从而可以极大地促进利用太阳能来制氢。


 


图 硫化铅量子点太阳能电池

 

太阳能电池的最大理论效率主要受限于可以将多少光子能量转化为可用的电能,其中超过半导体吸收带束的光子能量会以热能的形式损失。MEG工艺利用额外的光子能量产生更多的电子,获得额外的电势,而不是以热能的形式损失掉。量子点具有球形半导体纳米晶体结构(直径2-10nm),可增强MEG过程。

在本报告中,研发人员通过量子点内的MEG过程,产生的多个电子或电荷载体被捕获并存储在H 2分子的化学键中。NREL的研发人员设计了一种硫化铅(PbS)光电化学电池,并指出由多余电子驱动的化学反应为探索高效率的太阳能燃料研究奠定了新方向。

研发成果发表在“Nature Energy”上,研发团队来自NREL、科罗拉多矿业大学以及科罗拉多大学博尔德分校。该项目主要得到了能源部科学办公室的资助。





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