Nije tajna da popularni silicijski solarni paneli imaju ograničenja u pogledu učinkovitosti pretvaranja svjetlosti u električnu energiju. To je zato što svaki foton izbaci samo jedan elektron, iako energija svjetlosne čestice može biti dovoljna da izbaci dva elektrona. U novoj studiji znanstvenici s MIT-a pokazuju da se ovo temeljno ograničenje može prevladati, utirući put silicijskim solarnim ćelijama sa znatno većom učinkovitošću.
Sposobnost fotona da izbaci dva elektrona teoretski je opravdana prije otprilike 50 godina. Ali prvi uspješni eksperimenti reproducirani su tek prije 6 godina. Zatim je kao eksperiment korištena solarna ćelija izrađena od organskih materijala. Bilo bi primamljivo prijeći na učinkovitiji i obilniji silicij, nešto što su znanstvenici tek sada uspjeli postići golemom količinom rada.
Tijekom posljednjeg uspjeli stvoriti silicijsku solarnu ćeliju, čija je teoretska granica učinkovitosti povećana s 29,1% na 35%, a to nije granica. Nažalost, za to je solarna ćelija morala biti sastavljena od tri različita materijala, tako da je u ovom slučaju nemoguće proći s monolitnim silicijem. Kada se sklopi, solarna ćelija je sendvič napravljen od organskog materijala. u obliku površinskog filma, najtanjeg (od nekoliko atoma) filma hafnijevog oksinitrida i zapravo silicijske pločice.
Sloj tetracena apsorbira visokoenergetski foton i pretvara njegovu energiju u dvije zalutale pobude u sloju. To su takozvane kvazičestice . Proces odvajanja poznat je kao fisija singletnog ekscitona. U gruboj aproksimaciji, ekscitoni se ponašaju kao elektroni, a ta se pobuđenja mogu koristiti za generiranje električne struje. Pitanje je kako prenijeti ta uzbuđenja na silicij i šire?
Tanki sloj hafnijevog oksinitrida postao je svojevrsni most između površinskog tetracenskog filma i silicija. Procesi u tom sloju i površinski učinci na silicij pretvaraju ekscitone u elektrone, a onda se sve odvija uobičajenim tokom. Eksperiment je uspio pokazati da to povećava učinkovitost solarne ćelije u plavom i zelenom spektru. Prema znanstvenicima, to nije granica za povećanje učinkovitosti silicijske solarne ćelije. Ali čak će i predstavljena tehnologija trebati godine da se komercijalizira.
Izvor: 3dnews.ru