Naukowcy wykazali kwantowy „efekt karnawału”: czasami zwiększa on wydajność paneli słonecznych

Międzynarodowa grupa naukowców pod przewodnictwem specjalistów z Państwowego Instytutu Badań Jądrowych

Uniwersytet „MEPhI” (NRNU MEPhI) wierzy, że ich prace pozwolą kilkukrotnie podnieść jakość działania paneli słonecznych, organicznych diod elektroluminescencyjnych i innego sprzętu fotowoltaicznego. 

Ekscyton - kwazicząstka, obiekt pomocniczyteoria kwantowa, której zachowanie opisuje stan związany pary nośników o przeciwnych ładunkach. Koncepcja ta – zauważają autorzy pracy – pozwala bardzo dokładnie opisać np. właściwości elektryczne półprzewodników organicznych podczas interakcji ze światłem. 

Kiedy narodzi się lub zniszczy ekscyton,w półprzewodniku organicznym zachodzi rezonansowa transformacja energii. Wraz z tym zdarzeniem foton jest pochłaniany lub emitowany. W nowym artykule zespół badawczy wykazał możliwość kontrolowania właściwości przejść ekscytonowych z wykorzystaniem efektu silnego sprzężenia.

Silnym efektem sprzężenia jest edukacjahybrydowy stan energii pomiędzy wzbudzeniem w substancji, opisany pojęciem ekscytonu, a zlokalizowanym wzbudzeniem elektromagnetycznym. Aby stworzyć takie warunki, stosuje się specjalne rezonatory, które opierają się na parze luster znajdujących się naprzeciw siebie w odległości rzędu długości fali światła.

Igor Nabiev, czołowy naukowiec Laboratorium Nano-Bioinżynierii (LNBI) NRNU MEPhI

Koncepcja Exiton jest używana dla jednego zEfekty w półprzewodnikach organicznych to rezonansowy transfer energii Förstera (FRET). Znajduje zastosowanie w technologii medycznej. Najważniejsze jest to, że zachodzi bezstratny transfer energii między dwoma stanami ekscytonowymi w różnych cząsteczkach znajdujących się w niewielkiej odległości od siebie.

Aby szerzej wykorzystać potencjał tego zjawiska wfotowoltaiki, konieczne było doświadczalne rejestrowanie i badanie tzw. efektu karnawałowego, który polega na kontrolowanej zmianie kierunku przekazywania energii w modzie FRET pomiędzy ekscytonami różnych cząsteczek.

Autorzy wierzą, że ich praca może znaleźć zastosowaniedo urządzeń fotowoltaicznych przetwarzających energię świetlną na energię elektryczną. Na przykład wydajność paneli słonecznych może wzrosnąć kilkukrotnie. Chcą go także wykorzystać do precyzyjnego zdalnego sterowania reakcjami chemicznymi.

Czytać Dalej:

Unikalna łódź zamienia się w łódź podwodną w ciągu dwóch minut i jest niewidoczna dla wroga

Fizycy schłodzili atomy do najniższej temperatury na świecie

Najbardziej szczegółowy model Wszechświata został opublikowany w Internecie. Każdy może to studiować