No és cap secret que els populars panells solars de silici tenen limitacions en l'eficiència amb què converteixen la llum en electricitat. Això es deu al fet que cada fotó només elimina un electró, encara que l'energia d'una partícula lleugera pot ser suficient per eliminar dos electrons. En un nou estudi, els científics del MIT demostren que aquesta limitació fonamental es pot superar, obrint el camí per a cèl·lules solars de silici amb una eficiència significativament més alta.
La capacitat d'un fotó per eliminar dos electrons es va justificar teòricament fa uns 50 anys. Però els primers experiments amb èxit es van reproduir fa només 6 anys. A continuació, es va utilitzar com a experiment una cèl·lula solar feta de materials orgànics. Seria temptador passar al silici més eficient i abundant, cosa que els científics només ara han aconseguit amb una quantitat colossal de treball.
Durant l'últim va aconseguir crear una cèl·lula solar de silici que va augmentar el seu límit d'eficiència teòrica del 29,1% al 35%, i comptant. Malauradament, per a això, la cèl·lula solar s'havia de fer composta de tres materials diferents, de manera que en aquest cas és impossible sortir-se'n amb silici monolític. Quan es munta, la cèl·lula solar és un sandvitx fet de material orgànic. en forma de pel·lícula superficial, la pel·lícula més fina (diversos àtoms) d'oxinitrur d'hafni i, de fet, una hòstia de silici.
La capa de tetracè absorbeix el fotó d'alta energia i converteix la seva energia en dues excitacions perdudes a la capa. Aquestes són les anomenades quasipartícules . El procés de separació es coneix com a fissió d'excitons singlet. En una aproximació aproximada, els excitons es comporten com els electrons, i aquestes excitacions es poden utilitzar per generar corrent elèctric. La pregunta és com transferir aquestes excitacions al silici i més enllà?
Una fina capa d'oxinitrur d'hafni es va convertir en una mena de pont entre la pel·lícula de tetracè superficial i el silici. Els processos d'aquesta capa i els efectes superficials del silici converteixen els excitons en electrons, i tot continua com de costum. L'experiment va poder demostrar que això augmenta l'eficiència de la cèl·lula solar en els espectres blau i verd. Segons els científics, aquest no és el límit per augmentar l'eficiència d'una cèl·lula solar de silici. Però fins i tot la tecnologia presentada trigarà anys a comercialitzar-se.
Font: 3dnews.ru