알렉산더 - - 에를 랑겐 - 뉘른베르크 대학교 (FAU) 과학자 진행이 프리드리히입니다 태양 전지에서 더 많은 전기, 소위 단일 분열의 추가 연구를 생성 공동 연구 프로젝트의 일부 프로젝트는 에반 스톤 캠퍼스 아르곤 국립 연구소의 노스 웨스턴 대학이다 - 노스 웨스턴 태양 에너지 연구 센터 수행 (답변) 협력 단일의 분열이 크게 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있습니다 - 최신 연구 덕분에 이 연구 결과는 과학 저널 Chemistry에 게재되었습니다.
글로벌 에너지 소비가 빠르게 성장하고, 이러한 상승 추세는 앞으로 계속 될 것이다. 환경을 보호하면서 수요를 충족하기 위해, 태양열, 풍력, 수력, 바이오 매스 등 신 재생 에너지 원이 점점 더 중요 해지고있다. 그러나, 2017 년 독일의 총 발전량 중 약 6 %만이 태양 광 시스템에서 생산되었으며, 기존의 실리콘 기반 기술은 빠른 속도로 한계에 도달했습니다.
실리콘 기반 태양 광 기술은 급속도로 한계에 다다 랐습니다 (그림은 인터넷에서 나옵니다)
태양 전지를 사용하여 전기를 생성
태양 전지는 비효율적 인 전기 에너지 측면에 태양 에너지를 변환합니다. 20 %의 그들의 전류 효율을 25 %. 새로운 방법은 크게 태양 전지의 성능을 개선하고 더 많은 전기를 생산하는 것이 호출합니다. 대답은 물리적, 화학적 과정에있을 수 있습니다 크게 태양 전지의 효율을 향상 발견. FAU 및 답변 센터 과학자들은 새로운 분야에서 자신의 계획 (EFI) 공동 연구 프로젝트의 일부 유망한 방법을 모색하고있다. 연구자들은 연구 소위 singlet fission (SF) 메커니즘, 즉 하나의 광자는 두 개의 전자를 여기시킨다.
싱글 렛 분열의 더 나은 이해
약 50 년 전 원리 단일의 핵분열이 발견되었다, 그러나 크게 유기 태양 전지의 효율을 향상시킬 가능성은 연구자들이 더 깊이 세계적으로 일하고있다, 그 이후.이었다 단지 10 년 전 미국의 과학자들에 의해 인식 답변 센터에서 교수 마이클 시엘 레프 스키 뒤에 기본 프로세스와 복잡한 메커니즘의 이해, FAU의 연구자 -. 더크 교수 Guldi, 유기 화학 물리 화학 교수 인 릭 회장 Tykwinski 회장 (Eerbota 대학, 캐나다), 이론 고체 물리학 교수 박사 마이클 Thoss (알버트-Ludwigs-Universität 프라이 부르크)와 컴퓨터 화학 센터 (CCC) 교수 팀 클라크는 이제 단일 핵분열 (SF)의 몇 가지 중요한 측면을 명확히하기 위해 노력하고 있습니다.
프로세스에 대한 자세한 이해
햇빛 발생 분자 흡착의 광자가 분자 전자 에너지 레벨이 광자의 흡수에 의해 증가 할 때, 유기 분자를 고 에너지 상태. 그리고,이 태양 전지를 사용하는 것은 일시적으로 저장 될 수있는 전환 전기 에너지 분자를 생성하는 에너지. 가장 통상적 인 태양 전지는 담체로서 광자 에너지 전자에 따라 제조된다. 그러나, 선택된 화합물은 이량 체 분자 인접한 두 전자의 경우보다 높은 전환 될 수있다 에너지의 상태 일반적으로 광자는 두 개의 여기 된 전자를 생성하며,이 전자는 전류를 생성하는 데 사용될 수 있습니다.이 과정을 일 중분열 (singlet fission, SF)이라고하는데, 이상적입니다. 크게는 FAU 및 화학자 물리학 자세히 전위기구의 태양 전지. 답변 센터의 성능을 향상 SF 처리의 넓은 이해되도록 할 수있다.
단일 선분 (SF)은 단일 선 흥분 상태를 2 개의 3 중 상태로 변환하는 과정입니다. 세 가지 중요한 발견
이 연구에서 첫 단계로, 과학자들은 두 개의 펜 텐 단위에서 분자 이량 체를 생산했으며이 탄화수소는 태양 전지에서 단일 렛 분열을 사용하는 유망한 옵션으로 간주됩니다. 그들은 액체를 빛에 노출시키고 다양한 분광학 방법을 사용하여 분자 내의 광 물리 과정을 연구합니다.
이를 통해 연구원들은 분자 내 단일 선분 분열의 메커니즘에 대해 세 가지의 광범위한 통찰력을 가질 수 있었다. 첫째, 그들은보다 높은 전하 이동 상태와의 결합이 효율적인 SF에 필수적이라는 것을 성공적으로 증명했다. 둘째, 그들은 그들은 최근에 단일 상태 핵분열 모델 (doi : 10.1038 / ncomms15171)을 만들고 발표했으며 세 번째이자 마지막으로, SF 효율은 두 펜텐 서브 유닛의 결합 강도와 유의미한 관련이 있음을 보여줍니다.
연구진의 발견은 SF 소재 설계를 신중하게 계획하는 것이 중요 함을 시사하며 SF 기반 태양 광 발전 시스템을 발전에 사용하는 중요한 이정표이지만 실용적인 응용 분야를 달성하거나 접근하려면 기본적인 기초 연구가 필요합니다.
