硫属元素钙钛矿对太阳能利用的能量传递机理

时间:2019-12-05 21:42 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

  

硫属元素钙钛矿对太阳能利用的能量传递机理

 

  工程师已经在一种称为硫族钙钛矿的先进纳米材料的晶格中表征了热能转化机理,并展示了其“可调性”,这对于其在太阳能发电中的潜在用途至关重要。

  为了在未来几十年内广泛使用太阳能电池,研究人员必须解决两个主要挑战:提高效率和降低毒性。

  太阳能通过将光转换为能量的过程进行工作,这种过程称为光伏效应。当某些感光材料包装在一个“电池”中时,它们具有将光能转化为电能的能力。

  当今大多数太阳能电池都需要高度加工的硅。该处理对人类和环境产生毒性影响。根据AZO Materials在2015年发表的一篇文章,自从第一个太阳能电池被开发以来,已经取得了许多进步,但是平均效率仍然远远低于30%,许多电池的效率几乎不到10%。

  

硫属元素钙钛矿对太阳能利用的能量传递机理

 

  (a)侧视图和(b)俯视图描绘了畸变正交晶状钙钛矿相中的CaZrSe3。

  最近,研究人员一直在研究一种材料-一种新兴的硫族钙钛矿型CaZrSe3-由于其显着的光学和电学性能而在能量转换应用中显示出巨大的潜力。

  利哈伊大学 PC Rossin工程与应用科学学院机械工程学助理教授Ganesh Balasubramanian说:“这些材料在太阳能转换应用中具有广阔的前景。” “人们可以将它们设计为太阳能热电材料,将太阳的热能转换为可用的电能。”

  Balasubramanian与博士后学生Eric Osei-Agyemang和本科生Challen Enninful Adu合作,首次揭示了有关硫族化物钙钛矿CaZrSe3的基本能量载体性质的第一手知识。他们的发现发表在NPJ计算材料上,文章名为“硫族钙钛矿CaZrSe3的超低晶格热导率,有助于提高热电性能。”该研究是对同一刊物发表在《先进理论与模拟》中的最新文章的补充。硫属钙钛矿CaZrSe3中各向异性和依赖于电子的输运,具有较高的热电效率。”

  Balasubramanian说:“它们共同提供了这些材料的运输特性的整体视图。” “他们还证明了硫族钙钛矿CaZrSe3可以潜在地用于废热回收或将太阳能转化为电能。”

  为了得出他们的结果,该团队进行了量子化学计算,检查了这些材料的电子和晶格性质,以得出有用的材料传输信息。

  Balasubramanian说,有关通过硫族化物等先进材料进行能量传输可以通过纳米结构进行调节的消息应受到该领域其他研究人员的欢迎,这使科学家们更接近于应用这些技术来实现更便宜,更高效的太阳能生产方法。而且毒性较小。

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