Ei ole mikään salaisuus, että suosituilla piiaurinkopaneeleilla on rajoituksia sen suhteen, kuinka tehokkaasti ne muuntavat valon sähköksi. Tämä johtuu siitä, että jokainen fotoni tyrmää vain yhden elektronin, vaikka valohiukkasen energia voi riittää tyrmäämään kaksi elektronia. Uudessa tutkimuksessa MIT:n tutkijat osoittavat, että tämä perustavanlaatuinen rajoitus voidaan voittaa, mikä avaa tietä piiaurinkokennoille, jotka ovat huomattavasti tehokkaampia.
Fotonin kyky tyrmätä kaksi elektronia oli teoriassa perusteltua noin 50 vuotta sitten. Mutta ensimmäiset onnistuneet kokeet toistettiin vasta 6 vuotta sitten. Sitten kokeena käytettiin orgaanisista materiaaleista valmistettua aurinkokennoa. Olisi houkuttelevaa siirtyä tehokkaampaan ja runsaampaan piiin, minkä tiedemiehet ovat vasta nyt onnistuneet saavuttamaan valtavalla työmäärällä.
Viimeisen aikana onnistui luomaan piiaurinkokennon, jonka teoreettinen hyötysuhde nostettiin 29,1 %:sta 35 %:iin, eikä tämä ole raja. Valitettavasti tätä varten aurinkokenno piti tehdä komposiittista kolmesta eri materiaalista, joten tässä tapauksessa monoliittisella piillä on mahdotonta tulla toimeen. Aurinkokenno on koottuna orgaanisesta materiaalista valmistettu sandwich. pintakalvon muodossa, ohuin (useita atomeja) hafniumoksinitridikalvo ja itse asiassa piikiekko.
Tetraseenikerros absorboi korkean energian fotonin ja muuntaa sen energian kahdeksi hajaviritykseksi kerroksessa. Nämä ovat niin sanottuja kvasihiukkasia . Erotusprosessi tunnetaan singlettieksitonifissiona. Karkean likiarvon mukaan eksitonit käyttäytyvät kuin elektronit, ja näitä viritteitä voidaan käyttää sähkövirran tuottamiseen. Kysymys kuuluu, kuinka nämä viritteet siirretään piihin ja sen ulkopuolelle?
Ohuesta hafniumoksinitridikerroksesta tuli eräänlainen silta pintatetraseenikalvon ja piin välillä. Tämän kerroksen prosessit ja piin pintavaikutukset muuttavat eksitonit elektroneiksi, ja sitten kaikki jatkuu normaalisti. Kokeessa pystyttiin osoittamaan, että tämä lisää aurinkokennon tehokkuutta sinisessä ja vihreässä spektrissä. Tiedemiesten mukaan tämä ei ole raja piiaurinkokennon tehokkuuden lisäämiselle. Mutta jopa esitellyn teknologian kaupallistaminen kestää vuosia.
Lähde: 3dnews.ru