Преобразование низкоэнергетического света в высокоэнергетический

«Один из способов сделать это - захватить несколько фотонов с меньшей энергией и соединить их вместе». «Это можно сделать за счет взаимодействия экситонов (связанных состояний электронов и электронных дырок, которые могут переносить энергию без переноса чистого электрического заряда) в органических молекулах»

Ученые впервые смогли преобразовать низкоэнергетический свет в высокоэнергетический, который можно направить на солнечные элементы и захватить с помощью кислорода - «секретного» компонента в этой комбинации. Информация о достижении появилась в журнале Nature Photonics, https://doi.org/10.1038/s41566-020-0664-3.

По словам исследователей, эффективность этого подхода пока относительно невелика, и для коммерциализации технологии требуется больше времени.

«Энергия солнца - это не просто видимый свет». «Спектр широк, включая инфракрасный диапазон, который переносит тепло, и ультрафиолет, от которого появляется загар на коже». «Большинство солнечных элементов и фотодиодов (полупроводников, которые преобразуют солнечную энергию в электрический ток) сделаны из кремния, который не способен реагировать на световые волны, находящиеся дальше той области инфракрасного диапазона, который расположен ближе к видимой части спектра». «Это означает, что в настоящее время значительная доля светового излучения не улавливается современными энергетическими устройствами».

Чтобы расширить диапазон чувствительности этих устройств и повысить эффективность солнечных элементов, одна из стратегий заключается в том, чтобы «преобразовывать свет» с меньшей энергией в более мощные световые лучи видимого спектра, которые способны взаимодействовать с кремнием для выработки электричества.

«Один из способов сделать это - захватить несколько фотонов с меньшей энергией и соединить их вместе». «Это можно сделать за счет взаимодействия экситонов (связанных состояний электронов и электронных дырок, которые могут переносить энергию без переноса чистого электрического заряда) в органических молекулах». Для достижения своей цели исследователи использовали химический элемент, присутствие которого ранее считалось проблемой, - кислород.

Исследователи использовали полупроводниковые квантовые точки (наноразмерные искусственные кристаллы) для поглощения света с низкой энергией и молекулярный кислород для передачи его органическим молекулам. В большинстве случаев кислород вреден для молекулярных экситонов, но при таком низком уровне энергий его роль меняется, так как он может осуществлять перенос энергии, позволяя органическим молекулам излучать видимый свет в более высоком диапазоне волн.

Источник: SciTechDaily