Bukan rahasia lagi bahwa panel surya silikon yang populer memiliki keterbatasan dalam efisiensi konversi cahaya menjadi listrik. Hal ini karena setiap foton hanya melumpuhkan satu elektron, meskipun energi sebuah partikel cahaya cukup untuk melumpuhkan dua elektron. Dalam sebuah studi baru, para ilmuwan MIT menunjukkan bahwa keterbatasan mendasar ini dapat diatasi, membuka jalan bagi sel surya silikon dengan efisiensi yang jauh lebih tinggi.
Kemampuan foton untuk melumpuhkan dua elektron secara teori dibenarkan sekitar 50 tahun yang lalu. Namun eksperimen pertama yang berhasil direproduksi hanya 6 tahun yang lalu. Kemudian sel surya yang terbuat dari bahan organik digunakan sebagai percobaan. Kita mungkin tergoda untuk beralih ke silikon yang lebih efisien dan berlimpah, sesuatu yang baru bisa dicapai oleh para ilmuwan melalui kerja keras yang sangat besar.
Selama yang terakhir berhasil menciptakan sel surya silikon, batas efisiensi teoretisnya ditingkatkan dari 29,1% menjadi 35%, dan ini bukanlah batasnya. Sayangnya, untuk ini, sel surya harus dibuat dari tiga bahan berbeda, sehingga dalam hal ini tidak mungkin dilakukan dengan silikon monolitik. Jika dirakit, sel surya berbentuk sandwich yang terbuat dari bahan organik. dalam bentuk lapisan permukaan, lapisan tertipis (beberapa atom) dari hafnium oksinitrida dan, pada kenyataannya, wafer silikon.
Lapisan tetrasen menyerap foton berenergi tinggi dan mengubah energinya menjadi dua eksitasi liar di lapisan tersebut. Inilah yang disebut partikel kuasi . Proses pemisahan ini dikenal sebagai fisi eksiton singlet. Untuk perkiraan kasar, eksiton berperilaku seperti elektron, dan eksitasi ini dapat digunakan untuk menghasilkan arus listrik. Pertanyaannya adalah bagaimana cara mentransfer rangsangan ini ke silikon dan seterusnya?
Lapisan tipis hafnium oxynitride menjadi semacam jembatan antara permukaan film tetrasena dan silikon. Proses pada lapisan ini dan efek permukaan pada silikon mengubah rangsangan menjadi elektron, dan kemudian semuanya berjalan seperti biasa. Eksperimen tersebut mampu menunjukkan bahwa hal ini meningkatkan efisiensi sel surya dalam spektrum biru dan hijau. Menurut para ilmuwan, ini bukanlah batas peningkatan efisiensi sel surya silikon. Namun teknologi yang dihadirkan pun membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk dikomersialkan.
Sumber: 3dnews.ru