Има надежда за повишаване на ефективността на класическите силициеви соларни панели

Не е тайна, че популярните силициеви слънчеви панели имат ограничения в това колко ефективно преобразуват светлината в електричество. Това е така, защото всеки фотон нокаутира само един електрон, въпреки че енергията на лека частица може да бъде достатъчна, за да нокаутира два електрона. В ново проучване учени от Масачузетския технологичен институт показват, че това фундаментално ограничение може да бъде преодоляно, проправяйки пътя за силициеви слънчеви клетки със значително по-висока ефективност.

Способността на един фотон да нокаутира два електрона беше теоретично обоснована преди около 50 години. Но първите успешни експерименти бяха възпроизведени едва преди 6 години. След това като експеримент е използвана слънчева клетка, изработена от органични материали. Би било изкушаващо да преминем към по-ефективния и изобилен силиций, нещо, което учените успяха да постигнат едва сега чрез колосална работа.

По време на последния експеримент успяха да създадат силиконова слънчева клетка, която повиши теоретичната си граница на ефективност от 29,1% на 35% и расте. За съжаление, за това слънчевата клетка трябваше да бъде съставена от три различни материала, така че в този случай е невъзможно да се мине с монолитен силиций. Когато се сглоби, слънчевата клетка представлява сандвич, изработен от органичен материал. тетрацен под формата на повърхностен филм, най-тънкият (няколко атома) филм от хафниев оксинитрид и всъщност силиконова пластина.

Тетраценовият слой абсорбира високоенергийния фотон и преобразува енергията му в две бездомни възбуждания в слоя. Това са така наречените квазичастици екситони. Процесът на разделяне е известен като делене на синглетен екситон. В грубо приближение екситоните се държат като електрони и тези възбуждания могат да се използват за генериране на електрически ток. Въпросът е как да прехвърлите тези възбуди към силиций и извън него?

Тънък слой хафниев оксинитрид се превърна в своеобразен мост между повърхностния тетраценов филм и силиция. Процесите в този слой и повърхностните ефекти върху силиция превръщат екситоните в електрони и след това всичко продължава както обикновено. Експериментът успя да покаже, че това повишава ефективността на слънчевата клетка в синия и зеления спектър. Според учените това не е границата за повишаване на ефективността на силициевата соларна клетка. Но дори представената технология ще отнеме години, за да бъде комерсиализирана.

Източник: 3dnews.ru