光学神经网络;钙钛矿钝化;改善有机太阳能。
光学神经网络
国家标准与技术研究所的研究人员(NIST)硅片,将光信号精确地分布在一个微型电网类人脑,展示一个潜在的新设计神经网络。
利用光将消除由于电荷和干扰信号将旅行得更快更远,研究人员说。“光的优势可以提高神经网络的性能等科学数据分析寻找类地行星和量子信息科学,并加速发展的高度直观的控制系统自主车辆,“NIST物理学家杰夫辣椒说。
NIST芯片垂直堆叠两层光子波导。这个3 d设计使复杂的路由方案,模拟神经系统是必要的。此外,这种设计可以很容易地扩展到包含额外的波导层时需要更复杂的网络。
NIST的grid-on-a-chip分发光信号准确地说,展示一个潜在的新的神经网络设计。三维结构使复杂的路由方案,这是必要的模拟大脑。光比电信号可以更快更远的。(来源:辣椒/ NIST)
堆叠波导形成一个三维网格与10输入或“上游”神经元连接10输出或“下游”神经元,总共100个接收器。制造硅片,波导是由氮化硅和每个宽800 nm和400 nm厚。研究人员创建的软件自动生成信号路由、水平可调的神经元之间的连接。
激光通过光纤直接到芯片。目标是每个输入路由到每个输出组,选中后光强分布模式或权力。功率电路中代表连接的模式和程度。作者展示了两个方案,控制输出强度:统一(每个输出接收相同的权力)和“钟形曲线”(即正态分布(中间神经元收到最大的权力,而外围神经元接收更少)。
“我们真的做了两件事,”辣椒说。“我们已经开始使用第三维度,使更多的光学连接,我们开发了一种新的测量技术迅速很多设备在光子系统的特点。进步都是至关重要的我们开始扩大大规模光电神经系统。”
钙钛矿钝化
华盛顿大学的研究人员提高的表现钙钛矿薄膜太阳能电池,即使在今天最好的太阳能电池材料在发光。
“这听起来可能很奇怪因为太阳能电池吸收光并把它变成电,但最好的太阳能电池材料也擅长发光,“休•希尔豪斯威斯康辛大学化学工程教授说。“事实上,通常他们发光的更有效,越电压产生。”
太阳能材料、卤化铅钙钛矿,是化学处理过的表面钝化,对待缺陷,减少吸收光子的可能性将会浪费而不是转换为有用的能源。该团队使用一种有机化合物以缩写威尼斯平底渔船钝化。
“钙钛矿太阳能电池的一个大问题是,太多的吸收阳光最终浪费了,不是有用的电力,”合著者大卫说姜、威斯康辛大学的化学教授,首席科学家CEI。“我们希望这样的表面钝化策略将有助于提高钙钛矿的太阳能电池的性能和稳定性。”
TOPO-treating钙钛矿半导体显著影响其内部和外部的光激发光量子效率——指标用于确定半导体材料是利用一个多好吸收光子的能量,而不是失去热量。TOPO-treating钙钛矿内部光激发光量子效率提高了十倍,从9.4%升至近92%。
back-reflector表面的形象被研究者用来测试钙钛矿性能。每个象限是一个不同的表面材料——金、钛、钯或硅化合物,钙钛矿材料将沉积的实验。(来源:华盛顿大学)
“我们测量观察钝化混合钙钛矿的效率吸收和发光显示没有固有的材料缺陷预防进一步改进太阳能电池,“说伊恩·布拉莉主持这项研究作为一个化学工程在华盛顿大学的博士生。“进一步,通过合适的发射光谱理论模型,我们表明,这些材料能够产生电压理论最大值的97%,等于世界纪录砷化镓太阳能电池和远高于记录硅电池,只有达到84%。”
接下来的步骤包括展示类似的化学钝化,以兼容容易制造电极和尝试其他类型的表面钝化。
提高有机太阳能电池
里昂大学大学的研究人员斯特拉斯堡,纳扎尔巴耶夫大学和莫斯科理工学院物理与开发提高效率的一种方式有机太阳能电池通过合并氟原子的聚合物。
通过尝试各种聚合物修饰,团队电池效率从3.7提高到10.2%。虽然这仍低于商业硅光电效率的增加表明聚合物太阳能电池应该得到进一步发展。
实验中使用的通用聚合物有一个相当复杂的分子结构,由一个重复单位。他们每个人包括硫杂环化合物,硫和四个碳原子,制成的戒指和碳氢化合物的侧链的支化结构。
的结构重复单元的聚合物链没有氟(左)和氟化后(右)。(来源:艾琳娜Khavina /初期新闻办公室和研究人员)
科学家制造了一种修改数量的聚合物找到哪一个有更好的光电性质。他们改变了结构通过添加氟原子和不同侧链的长度。一个聚合物配置证明导致优势属性。即电池效率和电流输出高出几倍。
然后小组调查的微观结构表现最好的化合物。x射线分析显示聚合物叠加更有序。此外,分子具有较高的电荷载流子迁移率,对太阳能电池的一个优势。
有机太阳能电池可以在更少的生产阶段,与传统的硅光伏发电相比,迪米特里伊万诺夫说,初期教授。吸光聚合物也可以作为薄膜,这意味着不需要平坦的太阳能电池板。
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