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有机太阳能电池没效率？加点磁性纳米粒子吧
2015-02-26 16:18:17 慕雪发布 来源:益择网
益择网讯（慕雪/编译）相比于硅太阳能电池的低效率，有机（聚合物）太阳能电池以其廉价、灵活、高效、用途广泛等特点越来越受重视，科学家们也一直致力于提高其效率，而这其中最具前景的一个方法就是向有机太阳能电池中添加纳米粒子。为此，慕尼黑工业大学Peter Müller-Buschbaum教授研究小组发现：向有机太阳能电池中添加氧化铁磁铁矿(Fe3O4)纳米颗粒能有效提高太阳能电池的性能，且添加的纳米粒子重量约为太阳能电池的百分之一时能使电池效率更高。
“太阳能电池中，光会制造双电荷载体，形成一个带负电的电子和一个带正电的空穴，”研究主要作者Daniel Moseguí González解释道，“制造有机太阳能电池的关键在于要在成对的电子空穴重新组合之前将其分离，我们所要寻找的是延长电子空穴对生命周期的方法，这样能更多地分离它们并将其直接用于相反电极。”该方法利用了量子物理原理中被称为自旋的电子内部旋转，自旋自带1/2电荷，如果自旋的方向相同则电荷叠加（状态用“1”表示），如果自旋方向相反则电荷相互抵消（状态用“0”表示），因此，电子空穴对会有0或1的状态。研究人员所寻找便是能将电子空穴对从0状态转换成1状态的材料，为此，氧化铁磁铁矿(Fe3O4)是很好的选择。实验中，研究人员将磁铁矿纳米粒子添加到太阳能电池衬底中，电池的效率增加了11%且电子空穴对的生命周期大大延长。据x射线研究表明,如果把大量纳米材料添加到太阳能电池中就会改变电池的结构，为此，研究人员们经过反复试验找到了添加纳米粒子的最大质量，即添加太阳能电池百分之一质量的纳米粒子既不会改变其结构又能最大限度地改善其效率。“我们看着的太阳能电池将容忍磁铁矿纳米颗粒掺杂水平高达百分之一的质量而不改变其结构。
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