Photoelectrode שיכולים למסוק 85 אחוז האור הנראה

Anonim

מדענים פיתחו photelectrode שיכולה למסוק 85 אחוז של אור גלוי בשכבת מוליך למחצה 30 ננומטר דק בין שכבות זהב, המרת אנרגיה באור 11 פעמים ביעילות רבה יותר מאשר בשיטות קודמות.

במרדף אחר מימוש חברה בת קיימא, קיימת דרישה הולכת וגוברת לפתח תאים סולריים מהפכניים או מערכות פוטוסינתזה מלאכותיות, המנצלות אנרגיית אור גלומה מהשמש תוך שימוש בחומרים מעטים ככל האפשר.

צוות המחקר, בראשות פרופ 'הירוקי מיסאווה ממכון המחקר למדע אלקטרוני באוניברסיטת הוקאידו, מתכנן לפתח פוטו-אלקטרודה שיכול לקצור אור גלוי על פני טווח ספקטרלי רחב באמצעות חלקיקי זהב הטעונים על מוליכים למחצה. אבל רק החלת שכבת זהב חלקיקים לא להוביל כמות מספקת של ספיגת האור, כי הם לקחו אור רק טווח ספקטרלי צר.

במחקר שפורסם ב- Nature Nanotechnology, צוות המחקר דחף מוליך למחצה, סרט דק של 30 ננומטר דו-חמצני, בין סרט זהב של 100 ננומטר לבין חלקיקי זהב כדי לשפר את ספיגת האור. כאשר המערכת הוא מוקרן על ידי האור מן הצד nanoparticle זהב, הסרט זהב עבד כמו מראה, לכידת האור בחלל בין שתי שכבות זהב ולעזור לננו-חלקיקים לספוג יותר אור.

להפתעתם, יותר מ -85% מכל האור הנראה נקצרו על ידי photelectrode, אשר היה יעיל הרבה יותר מאשר שיטות קודמות. חלקיקי זהב ידועים להציג תופעה הנקראת תהודה פלסמון מקומי אשר סופג אורך גל מסוים של אור. "Photelectrode שלנו בהצלחה נוצר מצב חדש שבו פלסמון אור גלוי לכוד בשכבת תחמוצת טיטניום אינטראקציה חזקה, ומאפשר אור עם מגוון רחב של אורכי גל להיות נספג על ידי חלקיקי זהב", אומר הירוקי Misawa.

כאשר חלקיקי זהב לספוג אור, האנרגיה הנוספת מפעילה עירור אלקטרונים בזהב, אשר מעביר אלקטרונים מוליכים למחצה. "יעילות ההמרה של אנרגיה קלה גבוהה פי 11 מאלו ללא הפחתת תפקוד האור", הסביר מיסאווה. הגברת היעילות הביאה גם לפריצת מים משופרת: האלקטרונים הפחיתו מימן מיונים למימן, ואילו חורי האלקטרון הנותרים החמצנו מים כדי לייצר חמצן - תהליך מבטיח להפקת אנרגיה נקייה.

"באמצעות כמויות קטנות מאוד של חומר, זה photoelectrode מאפשר המרה יעילה של אור השמש לאנרגיה מתחדשת, תורם עוד יותר למימוש חברה בת קיימא", סיכמו החוקרים.

menu
menu