太阳能电池可能需要阳光,但它们通常在高温下表现不佳,随着温度的升高,效率越来越低。西班牙巴塞罗那加泰罗尼亚理工大学的卡斯珀·莫斯-保尔森领导的研究人员现在已经解决了通常发生在太阳能电池暴露在阳光下的加热问题,他们引入了一种分子太阳能热能储存系统(Most)——一层光电开关分子吸收了一些本应转化为废热的能量。

结合一种可以储存能量并帮助冷却太阳能电池的化学光开关可以提高它们的效率
硅和其他光伏材料通常需要入射光子的能量处于光谱的红外部分才能释放电子。然而,阳光覆盖的波长范围很广,所以高能量的光子会通过加热太阳能电池来释放多余的能量,从而降低太阳能电池的效率。莫斯-保尔森注意到,大多数系统中的光开关分子倾向于吸收光谱中紫外线部分的高能量。他说,这就是这个想法的来源。这是一种协同效应。
混合系统的成功部分归功于莫斯-保尔森和他的团队为混合系统开发的Most系统的效率。大多数系统中的分子通过转换成不同的亚稳态异构体来吸收和储存能量。1909年,德国物理化学家弗里茨·魏格特(Fritz Weigert)首次提出了这一想法,但根据莫斯-鲍尔森的说法,尽管这种方法“在很多方面实际上更简单”,但大多数系统在电池化学储存方面的研究和投资方面都失败了。
今天,世界上有几个小组仍在研究大多数系统,其效率通常在0.5%到1.1%之间。然而,Moth-Poulsen和他的团队能够开发出一种降冰片二烯衍生物,其效率达到2.3%,“这是该领域的新纪录”,他指出。这些系统的成功来自于10多年来的研究,主要集中在降冰片二烯衍生物上,因为它们具有低分子量和高能量存储密度。莫斯-鲍尔森说:“多年来,我们制造了大约100种不同的分子。”“这些是一些比较好的。”
他们将降冰片二烯Most系统添加到标准的商用硅太阳能电池中,发现Most系统将光伏设备在模拟阳光下的加热降低了8°C,从而将效率从12.4%提高到12.6%。莫斯-保尔森强调,首先,由于这些硅太阳能电池的效率只有12%左右,这些提高是显著的。此外,同样的光开关可以吸收能量并保持太阳能电池的凉爽,也可以收集和储存能量,使混合系统的总效率达到14.9%。莫斯·保尔森告诉《化学世界》:“未来的愿景是,你可以利用太阳能电池,光伏发电,然后改造Most系统。”
“它展示了大多数系统的潜力,而不仅仅是一个引人注目的基本概念,”美国布兰迪斯大学(Brandeis University)的化学家格蕾丝·韩(Grace Han)说,她没有参与这个项目,但专门研究大多数系统。她将Moth-Poulsen的工作描述为“一个重要的贡献”,并补充说,它“展示了如何将创新的有机材料结合到现有的太阳能技术中,以扩展太阳能收集的能力”。








