Eine relativ neue Fasson von Halbleiter, die hinaus einer spiegelähnlichen Struktur geschichtet ist, kann die Fasson und Weise nachahmen, wie Blätter Kraft von welcher Sonne via relativ große Entfernungen in Bewegung setzen, ehe sie sie zum Befeuern chemischer Reaktionen verwenden. Dieser Verfahrensweise könnte eines Tages die Vorteil von Solarzellen verbessern.
„Dieser Energietransport ist einer welcher entscheidenden Schritte für jedes die Gewinnung und Umwandlung von Solarenergie in Solarzellen“, sagte Bin Liu, Postdoktorand in Elektrotechnik und Informationstechnologie und Erstautor welcher Studie in welcher Zeitschrift Optica.
„Wir nach sich ziehen eine Struktur geschaffen, die hybride Licht-Materie-Mischungszustände unterstützen kann und verschmelzen effizienten und sensationell weitreichenden Energietransport ermöglicht.“
Einer welcher Wege, hinaus denen Solarzellen Kraft verlieren, sind Kriechströme, die in Ermangelung von Licht erzeugt werden. Dies geschieht in dem Teil welcher Solarzelle, welcher die negativ geladenen Elektronen und die positiv geladenen „Löcher“, die durch die Aufsaugen von Licht erzeugt werden, aufnimmt und sie an einer Verbindungsstelle zwischen verschiedenen Halbleitern trennt, um verschmelzen elektrischen Strom zu erzeugen.
C/o einer herkömmlichen Solarzelle ist die Verbindungsfläche so weithin wie die Fläche, die Licht sammelt, sodass die Elektronen und Löcher nicht weit in Betracht kommen sollen, um sie zu glücken. Dieser Nachteil ist jedoch welcher Energieverlust durch solche Leckströme.
Die Natur minimiert solche Verluste wohnhaft bei welcher Photosynthese mit großen lichtsammelnden „Antennenkomplexen“ in Chloroplasten und den viel kleineren „Reaktionszentren“, in denen die Elektronen und Löcher für jedes die Verwendung in welcher Zuckerproduktion rechnerunabhängig werden. Solche denn Exzitonen bezeichneten Wasserstoffion-Loch-Paare lassen sich in Halbleitern jedoch nur sehr schwergewichtig via weite Verdünnung transportieren.
Liu erklärte, dass photosynthetische Komplexe dies dank ihrer hochgeordneten Strukturen schaffen, doch von Menschen hergestellte Materialien sind typischerweise zu unvollkommen.
Dasjenige neue Gerät umgeht dieses Problem, während es Photonen nicht vollwertig in Exzitonen umwandelt – stattdessen behalten sie ihre lichtähnlichen Eigenschaften wohnhaft bei. Dasjenige Photon-Wasserstoffion-Loch-Gemisch ist denn Polariton veröffentlicht. In Polariton-Form geben seine lichtähnlichen Eigenschaften welcher Kraft, relativ große Entfernungen von 0,1 Millimetern schnell zu den Rest geben, welches sogar noch weiter ist denn die Entfernungen, die Exzitonen in Blättern zurücklegen.
Dasjenige Team erzeugte die Polaritonen, während es den dünnen, lichtabsorbierenden Halbleiter hinaus eine photonische Struktur schichtete, die einem Spiegel ähnelt, und sie dann beleuchtete. Dieser Teil des Geräts wirkt wie welcher Antennenkomplex in Chloroplasten und sammelt Lichtenergie via verschmelzen großen Feld. Mithilfe welcher spiegelähnlichen Struktur leitete welcher Halbleiter die Polaritonen zu einem Diagnosesystem, welcher sie in elektrischen Strom umwandelte.
„Dieser Vorteil dieser Befehl besteht darin, dass sie dies Potenzial hat, die Stromerzeugungseffizienz herkömmlicher Solarzellen erheblich zu verbessern, wohnhaft bei denen die lichtsammelnden und ladungstrennenden Bereiche hinaus derselben Fläche koexistieren“, sagte Stephen Forrest, Distinguished University Professor von Peter A. Franken of Engineering, welcher die Wissenschaft leitete.
Während dies Team weiß, dass welcher Energietransport in ihrem System stattfindet, sind sie sich nicht ganz sicher, ob sich die Kraft kontinuierlich in Form eines Polaritons bewegt. Es vielleicht, dass dies Photon hinaus dem Weg zum Diagnosesystem gewissermaßen via eine Warteschlange von Exzitonen hinwegsurft. Sie überlassen dieses grundlegende Detail zukünftigen Funktionieren, sowie die Frage, wie man effiziente lichtsammelnde Geräte baut, die sich die photosyntheseähnliche Energieübertragung zunutze zeugen.
Die Studie wurde vom Army Research Office und welcher Universal Display Corporation finanziert, und die Universal Display Corporation hat die Technologie lizenziert und eine Patentanmeldung eingereicht. Forrest und die University of Michigan nach sich ziehen eine finanzielle Beteiligung an Universal Display Corp.
Forrest ist außerdem Paul G. Goebel-Professor für jedes Ingenieurwissenschaften und Professor für jedes Elektrotechnik und Informatik, Materialwissenschaft und -technik sowie Physik.
Forschungsbericht: Photostromerzeugung nachher langreichweitiger Verbreitung organischer Exziton-Polaritonen
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Universität von Michigan
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