Det er ingen hemmelighed, at populære siliciumsolpaneler har begrænsninger i, hvor effektivt de omdanner lys til elektricitet. Dette skyldes, at hver foton kun slår én elektron ud, selvom energien i en lyspartikel kan være nok til at slå to elektroner ud. I en ny undersøgelse viser MIT-forskere, at denne fundamentale begrænsning kan overvindes, hvilket baner vejen for siliciumsolceller med væsentligt højere effektivitet.
En fotons evne til at slå to elektroner ud var teoretisk begrundet for omkring 50 år siden. Men de første vellykkede eksperimenter blev gengivet for kun 6 år siden. Derefter blev en solcelle lavet af organiske materialer brugt som et eksperiment. Det ville være fristende at gå videre til det mere effektive og rigelige silicium, noget som det først nu er lykkedes forskerne at opnå gennem en kolossal mængde arbejde.
Under den sidste lykkedes at skabe en siliciumsolcelle, hvis teoretiske effektivitetsgrænse blev hævet fra 29,1 % til 35 %, og det er ikke grænsen. Til dette skulle solcellen desværre laves sammensat af tre forskellige materialer, så i dette tilfælde er det umuligt at klare sig med monolitisk silicium. Når den er samlet, er solcellen en sandwich lavet af organisk materiale. i form af en overfladefilm, den tyndeste (flere atomer) film af hafniumoxynitrid og faktisk en siliciumwafer.
Tetracenlaget absorberer højenergifotonen og omdanner dens energi til to omstrejfende excitationer i laget. Det er de såkaldte kvasipartikler . Separationsprocessen er kendt som singlet exciton fission. Til en grov tilnærmelse opfører excitoner sig som elektroner, og disse excitationer kan bruges til at generere elektrisk strøm. Spørgsmålet er, hvordan man overfører disse excitationer til silicium og videre?
Et tyndt lag hafniumoxynitrid blev en slags bro mellem overfladens tetracenfilm og silicium. Processer i dette lag og overfladeeffekter på silicium omdanner excitoner til elektroner, og så fortsætter alt som normalt. Forsøget kunne vise, at dette øger solcellens effektivitet i de blå og grønne spektre. Ifølge videnskabsmænd er dette ikke grænsen for at øge effektiviteten af en siliciumsolcelle. Men selv den præsenterede teknologi vil tage år at blive kommercialiseret.
Kilde: 3dnews.ru