論文の概要: Photocurrent Enhancement in a Generalized Quantum Photocell with Multi-Donor Architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.08575v1
• Date: Tue, 13 May 2025 13:48:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-14 20:57:54.588328
• Title: Photocurrent Enhancement in a Generalized Quantum Photocell with Multi-Donor Architectures
• Title（参考訳）: マルチドナーアーキテクチャを用いた一般化量子光セルの光電流向上
• Authors: Baharak Mohamad Jafari Navadel, Esfandyar Faizi, Baharam Ahansaz, Jaber Jahanbin Sardroodi,
• Abstract要約: 本研究では,N個の独立ドナー分子を中心受容体の周囲に対称に配置したスケーラブルなアーキテクチャを提案する。 ドナー数の増加は光電流および出力パワーの超線形化につながることが判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this study, we present a generalized quantum photocell model inspired by biological light-harvesting complexes, designed to probe the influence of donor multiplicity on photovoltaic performance. Building upon earlier two and three-donor systems, we introduce a scalable architecture comprising N independent donor molecules symmetrically arranged around a central acceptor. By modeling the system as a quantum heat engine and solving the master equation under the Born-Markov approximation, we uncover that increasing the number of donors leads to a superlinear enhancement in photocurrent and output power. Specifically, the current does not merely scale linearly with the number of donors but exhibits a marked increase due to collective excitation dynamics and enhanced charge transport. Our results reveal the critical role of donor network topology and aggregation in optimizing quantum photovoltaic efficiency and underscore the potential of biomimetic quantum architectures for next-generation solar energy conversion.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,生物光ハーベスティング錯体に着想を得た一般化量子光セルモデルを提案する。 初期の2つのドナー系と3つのドナー系を基盤として、中央アクセプターの周囲に対称に配置されたN個の独立ドナー分子からなるスケーラブルなアーキテクチャを導入する。 システムを量子熱エンジンとしてモデル化し、ボルン・マルコフ近似の下でマスター方程式を解くことにより、ドナーの数の増加が光電流および出力パワーの超線形化につながることが判明した。 具体的には、電流は単にドナー数と線形にスケールするだけでなく、集団励起ダイナミクスと電荷輸送の増強により顕著な増加を示す。 この結果から、ドナーネットワークトポロジとアグリゲーションが量子光エネルギー効率の最適化に果たす重要な役割を明らかにし、次世代太陽エネルギー変換のための生体模倣量子アーキテクチャの可能性を強調した。

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