收费：科学家们找到了利用太阳实现清洁能源未来的新途径

伯克利实验室与DESY和TU Freiberg共同领导的合作使我们更接近于更高效的光伏和太阳能系统。

在过去的50年中，科学家们在将日光转化为电能的光伏技术以及将日光和水转化为无碳燃料的人造光合作用装置方面取得了长足的进步。但是，目前这些清洁能源的最新水平仍然缺乏与电力或石油衍生燃料竞争的效率。

现在，DESY，欧洲XFEL的伯克利实验室和德国弗赖贝格工业大学的科学家在《自然通讯》上报道了他们发现的一种隐藏的电荷生成途径，该途径可以帮助研究人员开发出更有效的方法，将阳光转化为电能或太阳能。像氢一样的燃料。

在DESY的自由电子激光器FLASH的帮助下，研究人员在铜酞菁：富勒烯（CuPc：C60）材料上照亮了超短红外和X射线激光，以研究时间分辨率为290飞秒（290万亿分之十）的电荷产生机理。一秒钟）。

伯克利实验室（Berkeley Lab）领导的这项研究揭示了一种铜-酞菁：富勒烯材料中未知的途径，该途径会将多达22％的吸收红外光子转化为单独的电荷。

将超短光脉冲与称为时间分辨X射线光发射光谱（TRXPS）的技术相结合，研究人员可以实时观察和计数CuPc：C60吸收的红外光子中有多少形成有用的独立电荷，以及有多少被吸收的光子中的一部分仅导致加热材料。

伯克利实验室化学科学部资深科学家，本研究的合著者奥利弗·盖斯纳说，他们独特的方法揭示了CuPc：C60的未知途径，该途径将吸收的22％的红外光子转变为单独的电荷。

以前对CuPc：C60的研究通常通过测量在光伏或光催化装置中使用该材料时产生的电荷或氢气或氧气的总量来评估系统的效率。盖斯纳说：“但是，这只能告诉您从光吸收到水被分解的整个过程的效率。”“但是，在这些系统之间有很多事情并没有得到很好的理解–如果我们不了解这些中间步骤，我们将无法开发出更高效的光收集系统。我们的研究将帮助人们开发更好的模型和理论，以便我们能够达到目标。”

参考：Friedrich Roth，Mario Borgwardt，Lukas Wenthaus，Johannes Mahl，Steffen Palutke，GünterBrenner，Giuseppe Mercurio，Serguei Molodtsov，Wilfried Wurth，Oliver Gessner和奥利弗·吉斯纳沃尔夫冈·埃伯哈特（Wolfgang Eberhardt），2021年2月19日，自然通讯。DOI：
10.1038 / s41467-021-21454-3