隨著全球人口的增長，能源消耗將會增加，太陽能燃料和太陽能發(fā)電等可持續(xù)形式的能源需求將會更大。隨著這些形式的權(quán)力激增，重點將轉(zhuǎn)向提高效率。

諸如太陽能電池板的光電極和光伏電池通常具有硅薄膜或其他納米結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料，并且這些結(jié)構(gòu)包括納米顆粒，太陽光產(chǎn)生的電流必須通過該納米顆粒。雖然納米顆粒組合物提供許多益處，包括大的表面與體積比，但它具有一個顯著的缺點。

從一個粒子傳遞到另一個粒子的電流經(jīng)歷功率損失; 如果電流通過足夠的這些粒子 - 粒子界面，則總損失可能使器件無效。但是直到現(xiàn)在，沒有人能夠確定當(dāng)電流從一個納米粒子流到另一個納米粒子時損失了多少功率。

由康奈爾大學(xué)化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)系的Peter JW Debye教授Peng Chen領(lǐng)導(dǎo)的一個小組已經(jīng)確定光電流在通過界面時損失了大約20%的功率。因此，該小組指出，通過11個這樣的接口的電流將減少到其原始功率的10%。

“我們相信這將為使用納米材料來設(shè)計這些類型器件的人們提供基準(zhǔn)，”“納米結(jié)構(gòu)光電極中單粒子 - 粒子界面的光電流損失量化”的資深作者陳說。

該報告于1月7日在美國化學(xué)學(xué)會出版的Nano Letters上發(fā)表。其他作者包括前博士后助理Mahdi Hesa??ri和Justin Sambur，現(xiàn)任博士后Xianwen Mao和Won Jung，博士。'18，全部來自陳集團(tuán)。

為了進(jìn)行這項實驗計算，Peng和他的小組使用了一個微流體池，在電解質(zhì)水溶液中有三個電極。其中一個電極由氧化銦錫(ITO)條制成; 在其上或附近放置了氧化鈦納米棒，其光電化學(xué)性質(zhì)已經(jīng)在該組中檢測過。

該小組試驗了幾種不同的粒子配置，并將激光束聚焦在兩個納米棒相互接觸的界面之后(A型點)或之前(B型點)之前的點上。撞擊B型點的激光器通過粒子 - 粒子界面發(fā)送光電荷。

對這兩種光電化學(xué)行為進(jìn)行了數(shù)十次測量，該組觀察到功率損失平均約為20%。

雖然陳和他的團(tuán)隊現(xiàn)在已經(jīng)拿出了計算納米材料功率損耗的可靠數(shù)據(jù)，但他們?nèi)匀粺o法理解為什么會發(fā)生這種情況。他們排除了依賴當(dāng)前力量的因素。

“我們?nèi)匀徊涣私鈱?dǎo)致這20%損失的潛在分子機(jī)制，”他說。“這是我們計劃在未來實現(xiàn)的目標(biāo)，它將要求我們基本上積極地操縱界面，操縱界面的化學(xué)性質(zhì)，并重新執(zhí)行我們的測量。”