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

Betere energieconversie door nieuwe stromingsfysica in het superkritische gebied

Betere energieconversie door nieuwe stromingsfysica in het superkritische gebied

Rene Pecnik van de TU Delft krijgt een ERC Consolidator Grant van 2 miljoen euro voor systematisch onderzoek op het snijpunt van thermodynamica, vloeistofmechanica en stralingswetenschappen. Pecnik wil geavanceerde…

Op naar de Majorana qubit

Op naar de Majorana qubit

Clement Merckling van imec gaat nieuwe materialen ontwikkelen die moeten leiden tot Majorana qubits: de bouwstenen voor een volgende generatie kwantumcomputers. Voor dit project ontvangt Merckling een ERC Consolidator…

Overlast Tata Steel leidt tot opstappen gedeputeerde Noord-Holland

Overlast Tata Steel leidt tot opstappen gedeputeerde Noord-Holland

De Noord-Hollandse gedeputeerde Adnan Tekin heeft met onmiddellijke ingang zijn ontslag ingediend bij de commissaris van de Koning Arthur van Dijk. Zijn besluit is het gevolg van de recente ontwikkelingen in het dossier…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuwe Safety Field Box van Schmersal

Eenvoudige installatie-oplossing voor complexe machines: veiligheidsveldbus met PROFINET/PROFIsafe-veldbusinterface

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

16 december 2019, Delft

Informatiebijeenkomst over ‘wearable electronics’

Toelichting op de activiteiten van de nieuwe NEN-commissie ‘Wearable Electronics.

16 december 2019, D&F kantoor Breda

Richtlijn Arbeidsmiddelen

28 januari 2020, Den Bosch

Productie Proces Automatisering event

Het Productie Proces Automatisering event richt zich op de productie- en procesindustrie, machinebouwers,...

Meer agendapunten »