Non è un segreto che i popolari pannelli solari in silicio abbiano limiti nell’efficienza con cui convertono la luce in elettricità. Questo perché ogni fotone elimina un solo elettrone, sebbene l'energia di una particella luminosa possa essere sufficiente per eliminare due elettroni. In un nuovo studio, gli scienziati del MIT dimostrano che questa limitazione fondamentale può essere superata, aprendo la strada a celle solari in silicio con efficienza significativamente più elevata.
La capacità di un fotone di eliminare due elettroni era teoricamente giustificata circa 50 anni fa. Ma i primi esperimenti riusciti furono riprodotti solo 6 anni fa. Successivamente è stata utilizzata come esperimento una cella solare realizzata con materiali organici. Sarebbe forte la tentazione di passare al silicio, più efficiente e abbondante, qualcosa che gli scienziati sono riusciti a realizzare solo ora attraverso una colossale mole di lavoro.
Durante l'ultimo è riuscito a creare una cella solare al silicio, il cui limite teorico di efficienza è stato aumentato dal 29,1% al 35%, e questo non è il limite. Sfortunatamente, per questo, la cella solare ha dovuto essere composta da tre materiali diversi, quindi in questo caso è impossibile cavarsela con il silicio monolitico. Una volta assemblata, la cella solare è un sandwich di materiale organico. sotto forma di un film superficiale, il film più sottile (diversi atomi) di ossinitruro di afnio e, di fatto, un wafer di silicio.
Lo strato di tetracene assorbe il fotone ad alta energia e converte la sua energia in due eccitazioni vaganti nello strato. Queste sono le cosiddette quasiparticelle . Il processo di separazione è noto come fissione dell'eccitone singoletto. Con una approssimativa approssimazione, gli eccitoni si comportano come gli elettroni e queste eccitazioni possono essere utilizzate per generare corrente elettrica. La domanda è: come trasferire queste eccitazioni al silicio e oltre?
Un sottile strato di ossinitruro di afnio è diventato una sorta di ponte tra la pellicola superficiale di tetracene e il silicio. I processi in questo strato e gli effetti superficiali sul silicio convertono gli eccitoni in elettroni, e poi tutto procede come al solito. L'esperimento è riuscito a dimostrare che ciò aumenta l'efficienza della cella solare negli spettri blu e verde. Secondo gli scienziati, questo non è il limite per aumentare l'efficienza di una cella solare al silicio. Ma anche la tecnologia presentata richiederà anni per essere commercializzata.
Fonte: 3dnews.ru