Не сакрэт, што папулярныя сонечныя панэлі з крэмнію маюць абмежаванне па эфектыўнасці пераўтварэння святла ў электрычнасць. Гэта звязана з тым, што кожны фатон выбівае толькі адзін электрон, хоць энергіі часціцы святла можа быць дастаткова, каб выбіць два электроны. У свежым даследаванні навукоўцы з Масачусецкага тэхналагічнага інстытута паказалі, што гэтае фундаментальнае абмежаванне можа быць абыдзена, што адкрывае шлях да сонечных элементаў з крэмнію з істотна больш высокім значэннем ККД.
Магчымасць фатона выбіваць два электроны тэарэтычна была абгрунтавана каля 50 гадоў таму. Але першыя ўдалыя эксперыменты ўдалося прайграць толькі 6 гадоў таму. Тады ў якасці досведу выкарыстоўвалася сонечнае вочка з арганічных матэрыялаў. Было б павабна перайсці да больш эфектыўнага і распаўсюджанага крэмнію, з чым навукоўцам удалося справіцца толькі зараз у ходзе выканання каласальнага аб'ёму работ.
У ходзе апошняга атрымалася стварыць крэмніевыя сонечнае вочка, тэарэтычная мяжа ККД якой быў падвышаны з 29,1% да 35%, і гэта не мяжа. Нажаль, для гэтага сонечнае вочка прыйшлося зрабіць складовым з трох розных матэрыялаў, так што адным маналітным крэмніем у дадзеным выпадку абыйсціся нельга. У сабраным выглядзе сонечны элемент уяўляе сабой бутэрброд з арганічнага матэрыялу у выглядзе павярхоўнай плёнкі, найтонкай (у некалькі атамаў) плёнкі з аксінітрыду гафнія і, уласна, крамянёвай пласціны.
Пласт тэтрацэну абсарбуе высокаэнергетычных фатон і пераўтворыць яго энергію ў два блукаючых ўзбуджэння ў пласце. Гэта так званыя квазічасціцы. . Працэс падзелу вядомы як сінглетны падзел эксітону. У грубіянскім набліжэнні экситоны паводзяць сябе як электроны, і гэтыя ўзбуджэнні можна выкарыстоўваць для генерацыі электрычнага току. Пытанне, як гэтыя ўзбуджэння перадаць у крэмній і далей?
Своеасаблівым мастком паміж павярхоўнай тэтрацэнавай плёнкай і крэмніем стаў найтанчэйшы пласт з аксінітрыду гафнія. Працэсы ў гэтым пласце і павярхоўныя эфекты на крэмніі пераўтвораць эксітоны ў электроны, а далей усё ідзе па накатанай. У эксперыменце атрымалася паказаць, што такім чынам павялічваецца эфектыўнасць сонечнага вочка ў сінім і зялёным спектрах. На думку навукоўцаў, гэта не мяжа павышэння эфектыўнасці сонечнага вочка з крэмнію. Але нават для прадстаўленай тэхналогіі сыдуць гады для яе камерцыйнага ўвасаблення.
Крыніца: 3dnews.ru