EO

Energie van hete elektronen eenvoudig opgevangen

20 november 2019 om 08:58 uur

Zonnepanelen moeten precies de juiste hoeveelheid lichtenergie opvangen om goed te kunnen werken. Alleen dan wordt alle energie omgezet in stroom. Als de fotonen te weinig energie hebben, gaan ze dwars door de panelen heen. Als ze te veel energie hebben, ontstaan ‘hete elektronen’ met extra veel energie, maar daarvan gaat een flink deel verloren als warmte. Nu hebben onderzoekers ontdekt dat je de energie van hete elektronen helemaal kunt opvangen door een perovskiet halfgeleider te combineren met een materiaal dat hete elektronen opvangt.


Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.


"De extra energie in hete elektronen, die ontstaan door het opvangen van fotonen met veel energie, verdwijnt snel als warmte in het materiaal", zegt hoogleraar ultrasnelle spectroscopie Maxim Pshenichnikov van de RUG. "Om alle energie van hete elektronen op te vangen is materiaal nodig met een grotere bandkloof. Maar daarvoor moeten de hete elektronen naar dit materiaal toe worden geleid voordat ze de energie hebben afgegeven als warmte. Onderzoekers die met dit probleem bezig zijn, proberen dan ook het verlies van energie te vertragen, bijvoorbeeld door het materiaal in nanodeeltjes op te splitsen. In nanodeeltjes zijn er voor de elektronen minder mogelijkheden om de energie als warmte af te geven."

 

Laserlicht

Samen met collega's van de Nanyang Technological University, waar hij de afgelopen 3 jaar als visiting professor een aantal keren verbleef, bestudeerde Pshenichnikov een systeem waarin een perovskiet halfgeleider is gecombineerd met de organische stof bathophenanthorline, een materiaal met een grote bandkloof. De onderzoekers gebruikten laserlicht om elektronen uit het perovskiet een energiestoot te geven, waarna ze het gedrag van deze hete elektronen konden bestuderen.


"We gebruikten een methode om de elektronen in twee stappen meer energie te geven, waarbij we ze op een schaal van femtoseconden konden volgen. Op deze manier konden we elektronen uit het perovskiet een hoeveelheid energie geven die net boven de bandkloof van bphen lag, zonder dat ze elektronen in het bphen zelf aansloegen. Zo kwamen alle hete elektronen in dit materiaal uit het perovskiet."

 

Barrière

De experimenten lieten zien dat hete elektronen uit perovskiet snel en gemakkelijk door bphen werden geabsorbeerd. "Dat gebeurde zonder dat we de elektronen vertraagden, en in gewoon materiaal. Dus zonder extra trucjes konden we hete elektronen opvangen." De onderzoekers merkten wel dat de energie van de elektronen net iets groter moest zijn dan de bandkloof. "Dat hadden we niet verwacht. Blijkbaar is er extra energie nodig om een barrière op de grens tussen beide materialen te doorbreken."


Op deze manier hebben de onderzoeker laten zien dat het mogelijk is om hete elektronen uit perovskieten op te vangen. Pshenichnikov: "De experimenten zijn uitgevoerd met een realistische hoeveelheid energie, vergelijkbaar met zichtbaar licht. De volgende uitdaging is om een echte zonnecel te bouwen waarin we beide materialen combineren."

 

Gerelateerd nieuws

Beter begrip van het gedrag van elektronen in plasma's

Beter begrip van het gedrag van elektronen in plasma's

Promovendus Bart Platier van de TU/e heeft een nieuwe op plasma gebaseerde productietechniek ontwikkeld voor belichtingsdiffusors, met behulp van plasma’s op lage temperatuur en onder atmosferische druk.…

Bewolkte dagen leveren grootste pieken zonne-energie

Bewolkte dagen leveren grootste pieken zonne-energie

Bewolkte dagen leveren stroompieken die twintig procent groter kunnen zijn dan bij een strakblauwe lucht. Dat blijkt uit een studie van WUR, Liander en andere partijen naar de impact van zonne-energie op het…

Waarom planten groen zijn

Wat de zonnecel kan leren van de plant

Een internationaal team van onderzoekers heeft een model geformuleerd dat een algemene eigenschap reproduceert van light harvesting (licht oogsten), zoals waargenomen voor vele fotosynthetische organismen. De kennis kan…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuwe kleine transponderschakelaar CTM

De nieuwe CTM is heel klein en is geschikt voor elke radius vanaf slechts 15cm. Toch is het een volwaardige PL e - Cat....

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

14 juli 2020, online

Hannover Messe Digital Days

Een digitaal overzicht van actuele ontwikkelingen op het gebied van industrie, energie en logistiek en...

11 augustus 2020, Vianen

Masterclass Machineveiligheid XL

11, 12 , 18, 19 augustus 2020

19 augustus 2020, Vianen

Machineveiligheid in een dag

Meer agendapunten »