Pole saladus, et populaarsetel ränist päikesepaneelidel on piirangud, kui tõhusalt nad valgust elektriks muudavad. Seda seetõttu, et iga footon lööb välja ainult ühe elektroni, kuigi valgusosakese energiast võib piisata kahe elektroni väljatõrjumiseks. Uues uuringus näitavad MIT-i teadlased, et sellest põhimõttelisest piirangust on võimalik üle saada, sillutades teed oluliselt suurema efektiivsusega ränist päikesepatareidele.
Footoni võime lüüa välja kaks elektroni oli teoreetiliselt põhjendatud umbes 50 aastat tagasi. Kuid esimesed edukad katsed korrati alles 6 aastat tagasi. Seejärel kasutati katsena orgaanilistest materjalidest valmistatud päikesepatareid. Oleks ahvatlev liikuda edasi tõhusama ja rikkalikuma räni poole – see on teadlastel alles nüüd õnnestunud kolossaalse tööga saavutada.
Viimase ajal õnnestus luua ränist päikesepatarei, mille teoreetilise efektiivsuse piiri tõsteti 29,1%-lt 35%-le ja see pole piir. Kahjuks tuli selleks päikesepatarei teha kolmest erinevast materjalist komposiidist, nii et monoliiträniga pole sel juhul võimalik läbi saada. Kokkupandult on päikesepatarei orgaanilisest materjalist võileib. pinnakihina, hafniumoksünitriidi kõige õhema (mitu aatomit) kile ja tegelikult ränivahvli kujul.
Tetratseenikiht neelab suure energiaga footoni ja muundab selle energia kihis kaheks hulkuvaks ergastuseks. Need on nn kvaasiosakesed . Eraldamisprotsessi nimetatakse singletseks eksitoni lõhustumiseks. Ligikaudselt käituvad eksitonid nagu elektronid ja neid ergastusi saab kasutada elektrivoolu genereerimiseks. Küsimus on selles, kuidas need ergastused ränile ja kaugemale üle kanda?
Õhuke hafniumoksünitriidi kiht sai omamoodi sillaks pinnatetratseenkile ja räni vahel. Selles kihis toimuvad protsessid ja räni pinnamõjud muudavad eksitonid elektronideks ja edasi läheb kõik nagu tavaliselt. Katses õnnestus näidata, et sel viisil suureneb päikesepatarei efektiivsus sinises ja rohelises spektris. Teadlaste hinnangul pole see ränist päikesepatarei efektiivsuse tõstmise piir. Kuid isegi esitatud tehnoloogia kommertsialiseerimiseks kulub aastaid.
Allikas: 3dnews.ru