Z. Hd. eine grünere und nachhaltigere Wirtschaft ist welcher Kittchen besserer und leistungsfähigerer Solarzellen ein zentrales Forschungsziel im Gültigkeitsbereich welcher sauberen Leistung. Nebst einer typischen Single-Junction-Solarzelle ist die Leistung jedoch hinaus die sogenannte Shockley-Queisser-Grenze eingeengt (eine theoretische Grenze zu Gunsten von den maximalen Wirkungsgrad, den eine Solarzelle glücken kann). Jener Wirkungsgrad entschieden, wie viel welcher von welcher Solarzelle aufgenommenen Lichtenergie (Photonen) in nutzbaren elektrischen Strom umgewandelt werden kann. Die Shockley-Queisser-Grenze beziffert den maximal möglichen Wirkungsgrad für halbleiterbasierten Solarzellen hinaus 33,7 von Hundert.
Im Laufe welcher Jahre nach sich ziehen Wissenschaftler neue Paradigmen zu Gunsten von Solarzellendesigns und -materialien erforscht und entwickelt, um welche Effizienzgrenze schrittweise zu glücken und sogar zu übertreffen. Sie waren noch nicht triumphierend, dennoch die Aussichten verbessern sich dank neuerer Wissenschaft.
Ein unterlegen Wirkungsgrad von Solarzellen kann hinaus viele Faktoren zurückzuführen sein. Ein Hauptgrund ist die Thermalisierung überschüssiger Leistung. Während dieser Thermalisierung geht die überschüssige Leistung, die von einem geladenen Teilchenpaar (Wasserstoffion und Loch) absorbiert wird – d. h. mehr Leistung wie dies Teilchen gewünscht, um intrinsisch welcher Materialstruktur mobil zu werden und Strom zu erzeugen – wie Wärme an die Gitterstruktur des Materials verloren . Studien zeigen, dass in einer typischen Single-Junction-Halbleitersolarzelle weitestgehend 50 von Hundert welcher absorbierten Sonnenenergie durch Thermalisierung verloren möglich sein. Wenn welche Leistung ebenso eingefangen und in Strom umgewandelt werden könnte, würde Solarenergie zu einer riesig leistungsstarken nachhaltigen Ressource werden.
Vor Jahrzehnten schlugen zwei Wissenschaftler, RT Ross und AJ Nozik, kombinieren neuen Solarzellentyp namens Hot Carrier Solar Cell (HCSC) vor, in dem welche überschüssige Leistung geerntet werden könnte, ehe sie verloren geht. Nebst einer HCSC geht es drum, die überschüssige Leistung transportierenden Teilchen (heiße Ladungsträger) zu isolieren und in welcher Gitterstruktur so zu speichern, dass die Leistung nicht verloren geht. Nachfolgende Experimente nach sich ziehen die Möglichkeit bewiesen, heiße Ladungsträger zu isolieren. Bisher wurde jedoch noch kein betriebsfähiges HCSC gebaut.
Nun stellt ein im Journal of Photonics for Energy (JPE) veröffentlichter Meldung von Forschern welcher Arizona State University und welcher University of Oklahoma in den Vereinigten Staaten unter welcher Rohrfernleitung von David Kalium. Ferry die vielen Bedingungen vor, die zu Gunsten von eine HCSC erfüllt sein sollen realisiert werden und erforscht Wege, welche Bedingungen zu gerecht werden.
Laut JPE-Chefredakteur Sean Shaheen „erläutert dies Papier kombinieren neuartigen Weg zur Realisierung von Hot-Carrier-Solarzellen, die die typische Effizienzgrenze von Solarzellen drübersteigen können. Jener vorgeschlagene Weg beinhaltet die Verwendung von Satellitentälern in welcher Bandstruktur von Halbleitern , wo heiße Ladungsträger ohne Energieverlust vorübergehend gespeichert werden können.Obwohl es keine vollständige Lösungskonzept des Problems bietet, bietet es eine andere Möglichkeit, Solarzellen mit heißen Ladungsträgern zu verstehen und zu planen, die andere Forscher dazu motivieren könnte, spezifische Gerätestrukturen hinaus welcher Grundlage von zu verfolgen roter Faden.“
Halbleiter leiten Strom, wenn ein geladenes Teilchen hinaus einem niedrigeren Energieniveau, dem sogenannten Valenzband, genug Leistung gewinnt, um extra eine Energielücke zu springen und ein hohes Energieniveau zu glücken, dies wie Leitungsband veröffentlicht ist, wo es sich unbesetzt in Bewegung setzen kann. Jener vorgeschlagene neuartige Arbeitsweise beinhaltet dies Isolieren heißer Ladungsträger intrinsisch von Tälern höherer Leistung – oder lokalen Maxima – zwischen den Leitungsbändern. Ferry erklärt: „Jener Valley-Photovoltaik-Arbeitsweise hilft, den Wärmeverlust zu reduzieren, während die kinetische Leistung des Partikels in potenzielle Leistung umgewandelt wird, d.
Diesen Arbeitsweise konnten die Wissenschaftler an einem hinaus Indium-Gallium-Arsenid und Aluminium (InGaAs/InAlAs) basierenden Halbleitermaterial aufklären, dies lichtscheu und damit ein potenzielles Werkstoff zu Gunsten von Solarzellen ist.
Dasjenige Papier stellt die wesentliche Grundlage zu Gunsten von die zukünftige Wissenschaft zur Steigerung welcher Nützlichkeit von Solarzellen dar und öffnet Türen zu einer potenziellen dritten Generation von Solarzellen, die ganz andersartig wie die bestehenden tun und die Shockley-Queisser-Grenze durchbrechen könnten, wodurch welcher Traum von Ross verwirklicht wird und Nozik.
Eine solarbetriebene Wirtschaft ist hinaus dem Weg, mit einer notfalls besseren Zukunft zu Gunsten von uns leer.
Forschungsbericht: „Wege zu Hot-Carrier-Solarzellen“
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Quanten-„Stoßdämpfer“ zuteil werden lassen es Perowskit, für Raumtemperatur Superfluoreszenz zu zeigen
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Halbleitende Perowskite, die für Raumtemperatur Superfluoreszenz zeigen, tun dies aufgrund eingebauter thermischer „Stoßdämpfer“, die Dipole intrinsisch des Materials vor thermischer Interferenz schützen. Eine neue Studie welcher North Carolina State University untersucht den System, welcher an diesem makroskopischen Quantenphasenübergang beteiligt ist, und erklärt, wie und warum Materialien wie Perowskite für hohen Temperaturen eine makroskopische Quantenkohärenz vorlegen. Stellen Sie sich kombinieren Fischschwarm vor, welcher im Einklang schwimmt, oder den synchronisierten Blitz … mehr Vorlesung halten
