Получение дополнительной энергии от Солнца
Двумерные солнечные материалы могут предложить способ извлечь больше энергии из солнечного света. Настраивая структуру двумерного перовскитного солнечного материала, исследователи из KAUST и Технологического института Джорджии показали, что они могут продлить срок службы высокоэнергетических горячих носителей, генерируемых светом, падающим на материал. Этот подход может предложить способ более эффективного улавливания солнечной энергии.
Гибридные органически-неорганические перовскиты являются привлекательными солнечными материалами, поскольку их производство значительно дешевле, чем кремний. Тем не менее, остаются вопросы относительно долгосрочной стабильности перовскитов.
«Как альтернатива трехмерным гибридным перовскитам, 2D гибридные перовскиты обладают улучшенной стабильностью и влагостойкостью», – говорит Джун Инь, член исследовательской групы Омара Мохаммеда и Османа Бакра. Тем не менее, охлаждение горячего носителя в этих материалах не было тщательно изучено, добавляет Партха Мэйти, научный сотрудник команды KAUST.
Горячие носители образуются благодаря широкому диапазону энергий солнечного света, который варьируется от низкоэнергетического инфракрасного и красного света на одном конце спектра до фиолетового и ультрафиолетового на высокоэнергетическом конце. Солнечные панели улавливают энергию, когда входящий свет отправляет электрон в возбужденное состояние, но даже красный свет может возбудить электрон в проводящую полосу. Свет с более высокой энергией может генерировать супер-возбужденные горячие носители, но они теряют свою дополнительную энергию намного быстрее, чем обычные солнечные материалы могут уловить его.
Мохаммед и его команда исследовали, может ли изменение органического компонента гибридных 2D перовскитов замедлить охлаждение горячего носителя, позволяя захватить всю их энергию.
Используя сверхбыструю лазерную спектроскопию, они исследовали материалы на основе йодида и перовскита свинца с тремя различными органическими компонентами: этаноламином (EA), аминопропанолом (AP) и фенилэтиламином (PEA). «Сверхбыстрая спектроскопия – очень мощный и удобный подход для непосредственного отслеживания релаксации горячих носителей», – говорит Мохаммед. «Мы можем следить за их сверхбыстрой динамикой в режиме реального времени».
Команда увидела значительную разницу между тремя разными материалами. «Мы обнаружили, что монокристалл (EA)2PbI4 претерпел гораздо более медленный процесс охлаждения горячим носителем», – говорит Инь. С помощью моделирования молекулярной динамики команда показала, что структура на основе EA подавляет ряд механизмов, с помощью которых горячие носители обычно теряют энергию для окружающей структуры перовскита.
«Поскольку мы узнали из этого исследования, как замедлить динамику горячих носителей в двумерных перовскитах, теперь мы сосредоточимся на извлечении этих носителей в архитектуре реальных солнечных элементов и на их возможном вкладе в общую эффективность преобразования», – говорит Мохаммед. Команда также изучит динамику и извлечение горячих носителей в 2D перовскитах с различным составом, добавляет он.
https://econet.ru/articles/poluchenie-dopolnitelnoy-energii-ot-solntsa