Oscylacje samowzbudne w ogniwach fotowoltaicznych, termoelektrycznych i paliwowych

• Autorzy: Alicki, R. , Szczygielski, K.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Powszechnie znany opis funkcjonowania ogniw fotowoltaicznych, a także termoelektrycznych i paliwowych, jest w oczywisty sposób sprzeczny z podstawowymi zasadami fizyki. Przedstawimy tu w przystępny sposób nowe podejście, w którym fotoogniwo jest traktowane jako autonomiczny silnik cieplny, sprzężony z pompą elektronową. Rolę „tłoka” pełnią tu kolektywne oscylacje ładunków, odpowiadające plazmonom w przypadku złączy p-n lub fononom optycznym dla ogniw wykorzystujących materiały organiczne. Mechanizm ich funkcjonowania oparty o drgania samowzbudne i sprzężenie zwrotne zilustrujemy na przykładzie pompy wodnej zasilanej silnikiem parowym używanym w popularnej zabawce – „putt-putt boat”. Przedyskutujemy ostatnie wyniki eksperymentów dla materiałów organicznych zgodne z modelem oscylacji samowzbudnych. W podsumowaniu omówimy też zastosowania podobnych modeli dla innych układów fizycznych.

Słowa kluczowe

PL

silnik cieplny autonomiczny; fotoogniwo; elektrostatyczny model fotoogniwa

• Czasopismo: Postępy Fizyki
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 69, z. 1-6
• Strony: 24--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Alicki, R.

• Zakład Metod Matematycznych Fizyki, Instytut Fizyki Teoretycznej i Astrofizyki, Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki, Uniwersytet Gdański

autor

Szczygielski, K.

• Zakład Metod Matematycznych Fizyki, Instytut Fizyki Teoretycznej i Astrofizyki, Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki, Uniwersytet Gdański

Bibliografia

• [1] P. Würfel, Physics of Solar Cells, 2nd ed., Weinheim: Wiley-VCH, 2009.
• [2] R. Alicki, Fe quantum open system as a model of the heat engine, J. Phys. A 12 (1979), L103.
• [3] R. Alicki, D. Gelbwaser-Klimovsky, K. Szczygielski, Solar cell as self-oscillating heat engine, J. Phys. A: Math. Feor. 49 (2016), 015002.
• [4] R. Alicki, Fermoelectric generators as self-oscillating heat engines, J. Phys. A: Math. Feor. 49 (2016), 085001.
• [5] R. Alicki, Unified quantum model of work generation in thermoelectric generators, solar and fuel cells, Entropy 18 (2016), 210.
• [6] A. Jenkins, Self-oscillation, Phys. Rep. 525 (2013), 167.
• [7] R. Alicki, D. Gelbwaser-Klimovsky, A. Jenkins, A thermodynamic cycle for the solar cell, Ann. Phys. 378 (2017), 71–87.
• [8] W. Shockley, H. J. Queisser, Detailed Balance Limit of EÚciency of p-n Junction Solar Cells, J. Appl. Phys. 32 (1961), 510–519.
• [9] W. Sha, A. L. Smirl, W. F. Tseng, Coherent Plasma Oscillationsin Bulk Semiconductors, Phys. Rev. Lett. 74 (1995), 4273–4276.
• [10] R. Kersting i in., Few-Cycle THz Emission from Cold Plasma Oscillations, Phys. Rev. Lett. 79 (1997), 3038–3041.
• [11] A. De Sio i in., Tracking the coherent generation of polaron pairs in conjugated polymers, Nat. Commun. 7 (2016), 13742.
• [12] H. Nakanishi i in., Imaging of a polycrystalline silicon solar cell using a laser terahertz emission microscope, Appl. Phys. Express 5, 112301 (2012), https://doi.org/ 110.1143/APEX.5.112301.
• [13] B. Guzelturk i in., Terahertz emission from hybrid perovskites driven by ultrafast charge separation and strong electron-phonon coupling, Adv. Mater. 30, 1704737 (2018), https://doi.org/10.1002/adma.201704737.
• [14] A. Bakulin i in., Mode-selective vibrational modulation of charge transport in organic electronic devices, Nat. Commun. 6 (2015), 7880.
• [15] A.-E. Becquerel, Mémoire sur les e×ets électriques produits sous l’influence des rayons solaires, C. R. Acad. Sci. 9 (1839), 561–567.