微小的晶体如何让太阳能电池板焕发光彩

随着围绕可再生能源的全球对话持续升温，Juan Guio ’26 正在寻找保持凉爽的方法，至少在太阳能电池板方面是这样。

Guio 在 2023 年春季学期作为德克萨斯 A&M 大学化学系 Matthew Shelton 博士实验室的成员，从事与光伏效率相关的研究。虽然 Guio 在项目中的部分很小——测量和绘制不同的解决方案如何影响某些波长的光的吸收度——但这项工作让他兴奋不已。

“在我看来，小事就是大事，所以这使得化学非常令人兴奋，”他说。

他正在研究的小东西是一种被称为卤化物钙钛矿纳米晶体的微小晶体。“把它们想象成小小的光助推器，”谢尔顿说。学生们致力于合成这些晶体并将它们嵌入薄膜状结构中，使它们适合涂覆太阳能电池板。

“我们许多人在屋顶或大型太阳能农场看到的太阳能电池板将阳光转化为电能，”谢尔顿解释说。“使这些太阳能电池板更有效的一种方法是使用可以捕获更多光线的特殊涂层。在这个研究项目中，本科生探索了可以在光线下发光的涂层的开发，从根本上放大了到达太阳能电池板的阳光量。

这项工作对Guio来说非常有趣，他渴望在实验室中尝试新的解决方案。“我很高兴能弄清楚我们接下来能做什么，”他说。“这些纳米晶体的一个特性是，当你以某种能量向它们照射时，它们会以更高的能量发光。他们通过吸收一些热量来做到这一点。他解释说，通过太阳能电池板吸收热量和光以产生能量将特别有用，因为它既提供冷却又提供光。

Guio来自哥伦比亚波哥大，目前居住在休斯顿，他说他长期以来一直被化学工程所吸引，因为他喜欢与化学反应打交道。除了纳米晶体项目的科学和动手实验室工作外，Guio和Sheldon研究小组的其他学生还有机会分析他们的结果，并通过演讲分享，实践科学传播的基本工作。

Guio制备了纳米晶体和溶剂的溶液，然后使用分光光度计分析变化如何影响吸收的光波长。他还绘制了不同解决方案的结果，以创建吸光度图。到学期结束时，他能够向实验室中从事纳米晶体研究不同元素的其他人展示一系列结果。他很高兴听到其他人的研究成果，因为他在他们的工作基础上创造了一个能够为整个团队提供价值的演示文稿。

通过研究学习

虽然他所做的工作在光伏研究的更大领域中是次要的，但Guio说，这是对调查实验室工作过程的一个很好的介绍。

“我了解到研究不是一个线性过程，”他反思道。“你到处都在研究各种想法，这些想法为创造力开辟了空间，并引导你去下一步想去的地方。你可以冒险看看’这会结出果实，是否有帮助？’并尝试其他选择。

这段经历巩固了 Guio 从事化学工程职业的愿望，重点是能源。

“我对能源很着迷，在寻找改善石油和天然气行业以及可再生能源的方法时，也许会创造一些尚未想到的新东西，”他说。

Guio 从这次经历中得到的一个关键启示是，与教职员工联系以探索合作的重要性。Sheldon是Guio最喜欢的老师之一，他在课堂上提到了他对光伏的研究，Guio的好奇心被激起了。他给谢尔顿发了一封电子邮件，询问他是否可以以某种方式参与其中，并被邀请参加实验室工作，尽管他当时还是一名大一新生。

“如果你感兴趣的话题，不要害怕联系老师，”他告诫其他学生。“让他们知道你很感兴趣，你想和他们一起工作，因为他们喜欢和积极进取的学生一起工作。”