羅格斯大學(xué)（Rutgers）和其他物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種奇特的電子形式，它能像行星一樣旋轉(zhuǎn)，并可能在照明、太陽能電池、激光和電子顯示器等領(lǐng)域取得進展。根據(jù)發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的一項研究，它被稱為“手性表面激子”，由粒子和反粒子結(jié)合在一起，在固體表面相互旋轉(zhuǎn)而成。當(dāng)強光照射在固體上，將帶負電荷的電子從其位置擊出并留下帶正電荷的“空穴”時，就會形成激子。電子和空穴類似于快速旋轉(zhuǎn)的頂部，電子最終會朝空穴“螺旋”前進，在不到一萬億分之一秒內(nèi)相互湮滅，同時發(fā)出一種被稱為“光致發(fā)光”的光。太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽能電池則還處于萌芽階段。太陽光照在半導(dǎo)體p－n結(jié)上，形成新的空穴一電子對。在p－n結(jié)電場的作用下，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽能電池的工作原理。太陽能電池按結(jié)晶狀態(tài)可分為結(jié)晶系薄膜式和非結(jié)晶系薄膜式（以下表為a－）兩大類，而前者又分為單結(jié)晶形和多結(jié)晶形。
1：手性指的是像你的右手和左手一樣匹配但不對稱且不能疊加在鏡像上的實體。根據(jù)該研究的第一作者，物理學(xué)教授 Girsh Blumberg在羅格斯大學(xué)新布倫瑞克分校的羅格斯激光光譜學(xué)實驗室的研究生Hsiang-Hsi (Sean)的說法，激子是在強光照射在固體上時形成的，將帶負電荷的電子踢出其所在的位置，并留下帶正電荷的“空穴”。
2：按材料可分為硅薄膜形、化合物半導(dǎo)體薄膜形和有機薄膜形，而化合物半導(dǎo)體薄膜形又分為非結(jié)晶形一（a－Si：H，a－Si：H：F，a－SiXCel－X：H等）、ⅢV族（CaAs，InP等）、ⅡⅥ族（CdS系）和磷化鋅（Zn3P2）等。
3：電子和空穴就像快速旋轉(zhuǎn)的陀螺。電子最終會“螺旋”地向空穴移動，在不到一萬億分之一秒的時間內(nèi)相互湮滅，同時發(fā)出一種叫做“光致發(fā)光”的光。這一發(fā)現(xiàn)在太陽能電池、激光、電視和其他顯示器等設(shè)備上都有應(yīng)用。科學(xué)家們在一種被稱為硒化鉍的晶體表面發(fā)現(xiàn)了手性激子，這種晶體可以在室溫下大量生產(chǎn)，并用于涂料和其他電子材料中。
3：資深作者兼藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院(School of Arts and Sciences)物理與天文系教授Blumberg說：“硒化鉍是一種令人著迷的化合物，它屬于一種叫做‘拓撲絕緣體’的量子材料家族，它們的表面有幾個通道，在導(dǎo)電方面非常高效?！?/span>
手性激子的動力學(xué)尚不清楚，科學(xué)家們希望利用超快成像技術(shù)進一步研究它們。在其他材料上也可以發(fā)現(xiàn)手性表面激子。
4：有機太陽能路燈電池活性層材料包括給體材料和受體材料，其中給體材料有低聚噻吩類、三苯胺類、苯并二噻吩類和吡咯并吡咯二酮類等；而受體材料分富勒烯及衍生物材料類和非富勒烯小分子受體材料類。有機太陽能電池活性層材料正快速發(fā)展且具有巨大潛力。
5：一年中太陽輻射到地球表面的能量相當(dāng)于人類現(xiàn)有各種能源在同期內(nèi)所提供能量的上萬倍。與石油、煤、天然氣等能源的價格隨著供應(yīng)量和儲量的變化而波動不同，伴隨著技術(shù)的不斷進步，人類利用太陽能的成本會逐年下降。對于可再生能源的開發(fā)利用日益受到人們的重視，太陽能由于兼具清潔、安全、能量巨大、分布廣泛、長久不衰等特點，逐漸成為未來能源的主要供應(yīng)形式之一。
6：電力是增長最快的終端能源形式，引領(lǐng)全球能源轉(zhuǎn)型?？傮w而言，到2040年，為應(yīng)對電力需求的增加，以及替代現(xiàn)有退役裝機容量，需要新增7200GW的裝機量。國際能源組織（IEA）預(yù)測，未來對于可再生能源利用的強勁增長，將會使可再生能源發(fā)電量占全球發(fā)電量的比例提高到1/3。光伏發(fā)電是指利用太陽能電池直接將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的過程，是可再生能源發(fā)電中的重要組成部分。目前，它正在快速成長并成為常規(guī)化石能源及其他能源利用形式越來越重要的替代品。
7：光伏發(fā)電規(guī)模的擴大和持續(xù)發(fā)展有賴于光伏材料的不斷革新和技術(shù)的不斷進步。太陽能電池的發(fā)展可以追溯到1839年，法國的Becquerel最早發(fā)現(xiàn)了液體電解液中的光電效應(yīng)；然而直到1883年才由美國的Fritts使用硒制備了第一個太陽能電池；之后又經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，1930年，Schottky提出Cu2O勢壘的“光伏效應(yīng)”理論；同年，Longer首次提出可以利用“光伏效應(yīng)”制造“太陽能電池”，使太陽能變成電能。
關(guān)注源碼微信平臺
微信二維碼
手機站二維碼
中文
English
粵公網(wǎng)安備 44030602002464號