Není žádným tajemstvím, že populární křemíkové solární panely mají omezení v tom, jak efektivně přeměňují světlo na elektřinu. Je to proto, že každý foton vyřadí pouze jeden elektron, ačkoli energie světelné částice může stačit k vyražení dvou elektronů. V nové studii vědci z MIT ukazují, že toto zásadní omezení lze překonat a dláždit cestu pro křemíkové solární články s výrazně vyšší účinností.
Schopnost fotonu vyřadit dva elektrony byla teoreticky zdůvodněna asi před 50 lety. Ale první úspěšné experimenty byly reprodukovány teprve před 6 lety. Poté byl jako experiment použit solární článek vyrobený z organických materiálů. Bylo by lákavé přejít k účinnějšímu a hojnějšímu křemíku, kterého se vědcům podařilo dosáhnout až nyní obrovským množstvím práce.
Během posledního podařilo vytvořit křemíkový solární článek, jehož teoretická hranice účinnosti byla zvýšena z 29,1 % na 35 %, a to limit není. Bohužel k tomu musel být solární článek vyroben z kompozitu tří různých materiálů, takže si v tomto případě nelze vystačit s pouhým monolitickým křemíkem. Po sestavení je solární článek sendvič vyrobený z organického materiálu. ve formě povrchového filmu, nejtenčího (několika atomového) filmu oxynitridu hafnia a ve skutečnosti je to křemíkový plátek.
Tetracenová vrstva absorbuje vysokoenergetický foton a přemění jeho energii na dvě zbloudilé excitace ve vrstvě. Jedná se o takzvané kvazičástice . Proces separace je známý jako singletové excitonové štěpení. Pro hrubou aproximaci se excitony chovají jako elektrony a tyto excitace lze použít ke generování elektrického proudu. Otázkou je, jak tato excitace přenést na křemík a dále?
Tenká vrstva oxynitridu hafnia se stala jakýmsi mostem mezi povrchovým tetracenovým filmem a křemíkem. Procesy v této vrstvě a povrchové efekty na křemíku přeměňují excitony na elektrony a pak už vše pokračuje jako obvykle. Experiment dokázal prokázat, že to zvyšuje účinnost solárního článku v modrém a zeleném spektru. Podle vědců to není limit pro zvýšení účinnosti křemíkového solárního článku. Ale i prezentovaná technologie bude trvat roky, než bude uvedena na trh.
Zdroj: 3dnews.ru