人気のシリコンソーラーパネルが光を電気に変換する効率に限界があることは周知の事実です。 これは、光粒子のエネルギーが XNUMX つの電子をノックアウトするのに十分であるにもかかわらず、各光子がノックアウトする電子は XNUMX つだけであるためです。 MITの科学者らは新しい研究で、この根本的な限界を克服でき、効率が大幅に向上したシリコン太陽電池への道を開くことができることを示した。
光子が 50 つの電子をノックアウトする能力は、約 6 年前に理論的に正当化されました。 しかし、最初に成功した実験が再現されたのはわずか XNUMX 年前です。 そこで、有機材料からなる太陽電池を実験に用いた。 より効率的で豊富なシリコンに移りたくなるでしょうが、科学者たちは膨大な量の研究を経てようやくそれを達成することができました。
最後の間 理論上の効率限界が 29,1% から 35% に増加したシリコン太陽電池の作成に成功しましたが、これは限界ではありません。 残念ながら、このためには太陽電池を XNUMX つの異なる材料で複合的に作る必要があったため、この場合はモノリシック シリコンでは対応できません。 太陽電池を組み立てると、有機材料でできたサンドイッチ状になります。 表面膜の形をしており、酸窒化ハフニウムの最も薄い（数原子）膜であり、実際にはシリコンウェーハです。
テトラセン層は高エネルギー光子を吸収し、そのエネルギーを層内の XNUMX つの迷走励起に変換します。 これらはいわゆる準粒子です 。 この分離プロセスは一重項励起子分裂として知られています。 大まかに言うと、励起子は電子のように動作し、これらの励起を使用して電流を生成できます。 問題は、これらの励起をシリコンやその他の領域にどのように伝達するかです。
酸窒化ハフニウムの薄い層が、表面のテトラセン膜とシリコンとの間の一種の架橋となった。 この層のプロセスとシリコンの表面効果により励起子が電子に変換され、その後はすべてが通常どおりに進みます。 実験では、このようにして青と緑のスペクトルにおける太陽電池の効率が向上することを示すことができました。 科学者らによると、これはシリコン太陽電池の効率向上の限界ではないという。 しかし、発表された技術であっても商品化には何年もかかります。
出所： 3dnews.ru