Fotoelektrodas, kuris gali derinti 85 proc. Matomos šviesos

Anonim

Mokslininkai sukūrė fotoelektrodį, kuris gali pjauti 85 proc. Matomos šviesos 30 nanometrų plono puslaidininkio sluoksnyje tarp aukso sluoksnių, šviesos energiją paverčia 11 kartų efektyviau nei ankstesni metodai.

Siekdama įgyvendinti tvarią visuomenę, vis didėja poreikis kurti revoliucines saulės baterijas ar dirbtines fotosintezės sistemas, kurios naudoja saulės matomą šviesos energiją, naudojant kuo mažiau medžiagų.

Hokaido universiteto Elektroninių mokslų tyrimų instituto profesoriaus Hiroaki Misawa vadovaujama tyrimų grupė, siekusi sukurti fotoelektrą, galintį derinti matomą šviesą plačiu spektro diapazonu, naudojant auksines nanodaleles, įdėtas ant puslaidininkio. Tačiau paprasčiausiai naudojant aukso nanodalelių sluoksnį nepakankamai absorbuojama šviesa, nes jie apėmė tik siaurą spektrą.

" Nature Nanotechnology" paskelbtame tyrime tyrinėtojai susideda iš 30 nanometrų titano dioksido plonos plėvelės puslaidininkio tarp 100 nanometrų auksinės plėvelės ir aukso nanodalelių, kad būtų lengviau absorbuoti šviesą. Kai sistema apšvitinama šviesa iš aukso nanodalelės pusės, aukso plėvelė dirbo kaip veidrodis, spąsdindamas šviesą tarp dviejų aukso sluoksnių ertmės ir padėdamas nanodalelėms sugerti daugiau šviesos.

Į jų nustebimą daugiau kaip 85 procentai visos matomos šviesos buvo surinkta fotoelektrode, kuri buvo žymiai efektyvesnė nei ankstesni metodai. Žinoma, kad auksinės nanodalelės turi reiškinį, vadinamą lokalizuotu plazmono rezonanso, kuris sugeria tam tikrą šviesos bangos ilgį. "Mūsų fotoelektrodė sėkmingai sukūrė naują sąlygą, kai titano oksido sluoksnyje įstrigę plazmonai ir matomos šviesos stipriai sąveikauja, todėl šviesa su daugybe bangos ilgių gali būti absorbuojama aukso nanodalelėmis", - sako Hiroaki Misawa.

Kai aukso nanodalelės sugeria šviesą, papildoma energija sukelia elektronų azotą, kuris perduoda elektronus į puslaidininkį. "Šviesos energijos konversijos efektyvumas yra 11 kartų didesnis nei be šviesos sugavimo funkcijų", - paaiškino Misawa. Padidintas efektyvumas taip pat padidino vandens išsiskyrimą: elektronai sumažino vandenilio jonus vandeniliu, o likę elektronų skylės oksidavo vandenį, kad gautų deguonį - perspektyvus procesas, suteikiantis švarią energiją.

"Naudojant labai nedidelius medžiagos kiekius, šis fotoelektras leidžia veiksmingai konvertuoti saulės spindesį į atsinaujinančią energiją, dar labiau prisidedant prie tvarios visuomenės realizavimo", - padarė mokslininkai.

menu
menu