量子科學將太陽能儲能電池轉化效率上限提高至40%

在來自瑞典Lund大學最近的一項研究中，研究人員利用新技術來研究太陽能電池非常快的過程。研究成果將會太陽能電池變得更加高效。

現今太陽能電池的轉化效率上限約為33%左右。然而，研究人員今朝發現將其上限提高至40%以上并非不可能，這將顯著改善太陽能的開發潛力。

這項試驗中研究了量子級別的光子和電子。量子級是指由單個原子和它們的排列結構的縮影。研究人員發現量子級別的自然法則與實際世界略有不同，且更具優點。

Lund大學的化學物理教授TnuPullerits說：他們完全沒想法它能工作。

在這項研究中，T?nuPullerits和他的同事們研究了含有被稱為納米尺寸量子點材料的太陽能電池。這些量子點可理解為半導體材料的單個原子。當陽光照射這些量子點時，一個光子可提取兩個電子，從而可以提高太陽能電池的效率。

Pullerits教授說：這將意味著太陽能電池的徹底改善。達到這一效果的原由在于量子尺度上的力學作用。這種現象被稱為量子相干，這會使一種能量類型幾乎不受任何妨礙的進行完美能量轉移。

量子相干開辟了一種可能性，即使能量的轉移在同一時間內在所有可能路線中找到最佳途徑。打個比方，就像你在超市結帳時，會先觀察一下，然后選擇移動最快的隊伍等候結帳一樣。實際上，這比排隊結帳快多了：在量子世界它只需要十億分之一秒鐘就完成了。研究人員也在討論這種現象是不是也適用于某些光合生物捕獲陽光的過程。

近年來，TnuPullerits和他的同事們進行了研究，試圖知道和控制量子相干現象，以便利用它制造出更高效的太陽能電池，同時研究成果也可以用于其它環境，其中對電子和光子的傳輸和互動過程的知道最為關鍵，這將是將來的高速量子電子學的根本。

該研究由瑞典Lund大學和美國俄勒岡州的研究人員合作進行。相關論文已發表在科學期刊《NatureCommunications》上，有興致的點這里。

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