יש תקווה להגברת היעילות של פאנלים סולאריים מסיליקון קלאסיים

זה לא סוד שלפאנלים סולאריים מסיליקון פופולריים יש מגבלות ביעילותם להמיר אור לחשמל. הסיבה לכך היא שכל פוטון דופק רק אלקטרון אחד, אם כי האנרגיה של חלקיק אור יכולה להספיק כדי לדפוק שני אלקטרונים. במחקר חדש, מדעני MIT מראים שניתן להתגבר על מגבלה בסיסית זו, ולסלול את הדרך לתאים סולאריים סיליקון בעלי יעילות גבוהה יותר באופן משמעותי.

היכולת של פוטון לדפוק שני אלקטרונים הייתה מוצדקת תיאורטית לפני כ-50 שנה. אבל הניסויים המוצלחים הראשונים שוחזרו רק לפני 6 שנים. לאחר מכן, תא סולארי עשוי מחומרים אורגניים שימש כניסוי. זה יהיה מפתה לעבור לסיליקון היעיל והשופע יותר, דבר שמדענים הצליחו להשיג רק כעת באמצעות כמות עצומה של עבודה.

במהלך האחרון לְנַסוֹת הצליחו ליצור תא סולארי מסיליקון שגבלת היעילות התיאורטית שלו הוגדלה מ-29,1% ל-35%, וזה לא הגבול. לרוע המזל, לשם כך, התא הסולארי היה צריך להיות מורכב משלושה חומרים שונים, כך שבמקרה זה אי אפשר להסתדר עם סיליקון מונוליטי. בהרכבה, התא הסולארי הוא כריך העשוי מחומר אורגני. טטרצין בצורה של סרט משטח, הסרט הדק ביותר (מספר אטומים) של הפניום אוקסיניטריד, ולמעשה, רקיקת סיליקון.

שכבת הטטרצין סופגת את הפוטון בעל האנרגיה הגבוהה וממירה את האנרגיה שלו לשתי עירורי תועה בשכבה. אלה הם מה שנקרא קוואזי-חלקיקים אקסיטונים. תהליך ההפרדה ידוע כביקוע סינגל. בקירוב גס, אקסיטונים מתנהגים כמו אלקטרונים, וניתן להשתמש בגירויים אלה ליצירת זרם חשמלי. השאלה היא איך מעבירים את העירורים הללו לסיליקון ומעבר לכך?

שכבה דקה של הפניום אוקסיניטריד הפכה למעין גשר בין סרט הטטרצין פני השטח לסיליקון. תהליכים בשכבה זו והשפעות פני השטח על סיליקון הופכים אקסיטונים לאלקטרונים, ואז הכל ממשיך כרגיל. הניסוי הצליח להראות שהדבר מגביר את היעילות של התא הסולארי בספקטרום הכחול והירוק. לדברי מדענים, זה לא הגבול להגברת היעילות של תא סולארי מסיליקון. אבל אפילו הטכנולוגיה המוצגת ייקח שנים למסחור.

מקור: 3dnews.ru