回避效率太阳能与剑桥大学光子技术的局限性

当涉及到创建一个无碳化的电力行业,光伏发电符合要求。快速浏览行业最新发展的足够浮标乐观:年复一年,太阳能把钱交出拳头,代表2019年42.5%的投资可再生能源。主要是因为现在,太阳能电池组件价格低廉。但即使是降低成本和高投资,目前太阳能模块的部署还不认为是足够快实现气候目标为2050。

挑战在于提高效率的一部分,但技术的性质使这样艰难。自1960年代以来已经知道存在一个基本上限效率结果,称为Shockley-Queisser限制商业硅电池——29%左右。研究者英寸逼近这个理论最大值在实验室里,越来越多的人开始寻找解决这个问题的一种方式。这就是剑桥大学光子技术进来;年轻的公司正在开发新的半导体纳米结构,以规避效率的障碍。

'如果你有一个太阳能电池,总是由一些半导体材料,这种材料具有固定的带隙,这意味着每一个光子的能量高于带隙是吸收产生电子空穴对在特定电压,“阿卡什Rao解释说,剑桥大学光子技术的首席科学官。的问题是,假设硅,具有带隙1.1 ev -如果你吸收一个光子2电动车,你基本上浪费多余的能量高于1.1 ev带隙。

公司的核心产品使用过程中发现有机半导体称为单线态裂变:当被半导体吸收一个光子,它创建一个激子,其中一个电子是静电约束它留下的洞——被称为一个电子空穴对。通过单线态裂变,一对高能电子空穴可以分成两个较长的双能量等于带隙。饶2014年,剑桥大学的研究小组证明,使用量子点可以收获这些电子空穴对,使他们能够被转换回光。发现,最终导致了2019年公司的形成。

现在,团队在研发发展他们的产品——光子乘数的电影。插槽的电影——一个光学层堆栈的一个典型的太阳能模块——是一个有机层的配对能力单线态裂变(polyacene,并四苯等),和一层量子点。当一个高能光子产生电子空穴对,电影这种分裂成两个较长的hole-pairs,然后扩散层的量子,接受并回送它作为光的能量。这有效地改变细胞的光谱“看到”,允许它获取能量从一个更大的部分的太阳光谱,提高了输出功率20%,该公司声称。

耐心和进步

公司的辛勤工作是去年验证时赢得了能源和环境类别的皇家化学学会的新兴技术万博代理奖。”在这些企业中,通常是建立在小成功的一步一个脚印,朝着更大的目标,”Rao说。

资金从私人投资者和一系列资助允许该公司专注于建立他们的效率,他们希望能够与合作伙伴进行概念验证演示行业在18个月内。这样一个新的和高风险的技术,这些最初的概念验证测试将在降低未来的重要投资。它需要耐心投资,因为这并不是一个带给市场一年,”Rao说。我们正在寻找一个五年的旅程。

这样的技术市场是如此之大,剑桥大学光子技术并不是唯一的努力。其他候选人在该地区是silicon-perovskite串联细胞,而硅大多是红色的阳光转换成电能,基于钙钛矿化合物可以针对高能蓝端,提高效率上限从29%到40%左右。饶毅认为,然而,他的公司的产品提供了一个更简单、更可持续的解决方案。

与silicon-perovskite串联细胞的一个缺点,就是钙钛矿是基于可溶性铅化合物和高环境风险。这需要非常小心回收的细胞的生活,也非常小心控制的操作期间,”Rao说。探索自己的产品的毒性,剑桥光子技术与主要的玻璃制造商进行浸出测试,粉碎他们的电影部分确定多少重金属最终会在土壤中。他们声称的浸出是无法检测到的水平。Rao表明,易于集成,与他们的电影制造商将使它更有吸引力:“我们不需要任何新设备添加到,我们不需要一种新型的细胞结构。