В статье «Генерация множественных экситонов для фотоэлектрохимических реакций выделения водорода с квантовым выходом, превышающим 100%», сообщается о исследовательской работе, которую Ян провел вместе с коллегами из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, Горной школы Колорадо и Государственного университета Сан-Диего. . По сути, они создали так называемую фотоэлектрохимическую ячейку с квантовыми точками, которая каталитически достигла квантовой эффективности для производства газообразного водорода, превышающей 100% — в случае их экспериментов эффективность приближалась к 114%.Квантовые точки — это чрезвычайно маленькие полупроводниковые частицы размером всего несколько нанометров. (Нанометр равен одной миллиардной метра.) В их устройстве квантовые точки сульфида свинца заменяют полупроводниковые материалы, такие как кремний и арсенид галлия, индия и меди. Преимущество состоит в том, что такое фотоэлектрохимическое устройство потенциально может преобразовывать большую часть солнечного спектра в полезную энергию.
Описанное устройство способно поглощать один видимый солнечный фотон и производить два или даже больше электронов посредством процесса, известного как генерация множественных экситонов, или MEG, которые в дальнейшем используются для восстановления воды с целью генерации газообразного водорода. Хотя многие ученые во всем мире прилагают усилия для достижения квантовой эффективности, максимально приближенной к 100% для производства солнечного водорода, достижение Яна в прямом превышении этого порога является значительным фундаментальным прорывом.
Это ясно доказывает, что описанная им конструкция фотоэлектрохимического элемента намного эффективнее солнечного элемента с квантовыми точками в отношении квантового выхода.Ян, который присоединился к факультету NJIT в 2016 году, подчеркивает, что этот прогресс находится на уровне фундаментальной солнечной науки, и что прорыв в отношении квантового выхода не означает существенного увеличения конечной эффективности преобразования солнечной энергии в водород. Тем не менее, это резкое увеличение квантового выхода, достигаемое с помощью уникально инновационного фотоэлектрохимического устройства с квантовыми точками из сульфида свинца, является важным достижением по нескольким направлениям и, как таковое, является продуктом давнего интереса Яна к возобновляемым источникам энергии, особенно к новым приложениям солнечная энергия.
Для Яна исследования, опубликованные в Nature Energy, достигли высшей точки в NJIT после его предыдущей работы в качестве постдока в Принстонском университете и в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США в Колорадо. Успех этой передовой работы стал возможен благодаря финансированию, частично предоставленному NJIT и Министерством энергетики.Ян говорит: «Эти результаты действительно представляют возможность более эффективного производства энергии с помощью такого устройства для улавливания солнечной энергии в будущем.
Это также может привести к фундаментальным изменениям во всем процессе производства водородного топлива. Теперь мы можем получить водородное топливо. из воды, используя электроэнергию, поставляемую обычными электростанциями, которые потребляют ископаемое топливо.Но, опираясь на основной шаг по достижению такой высокой квантовой эффективности для производства солнечного водорода, мы могли бы сделать процесс производства «зеленого» топлива гораздо более экологичным. "