Sanajan ing fiksi ilmiah, efisiensi sumber energi ora bisa ngluwihi 100%—kuwi fisika jagad raya kita. Kerugian mesthi ana. Tujuane para ilmuwan yaiku kanggo nyuda kerugian, sing saya angel nalika nyedhaki wates teoretis. Kanggo sel surya sambungan p-n klasik, watesane yaiku efisiensi 33%. Nanging fisika sinar srengenge luwih kompleks. Lan para ilmuwan saka Jepang nemokake kesempatan ngluwihi teori iki.
Ide iki dikembangake dening para peneliti saka Universitas Kyushu kanthi kerjasama karo Universitas Johannes Gutenberg ing Jerman. Ing sel surya klasik, siji foton sing diserep nggawe siji eksitona (elektron lan bolongan) ing semikonduktor. Foton yaiku siji kuantum cahya (unit energi radiasi elektromagnetik paling cilik saka dawa gelombang sing diwenehake). Foton ora bisa nggawe luwih saka siji elektron. Energi iki diserep dening elektron lan dilebokake ing kahanan tereksitasi, ngirim liwat materi kasebut minangka arus listrik.
Elektron mung nanggepi cahya (foton) kanthi dawa gelombang tartamtu. Elektron ora nyerep kuanta energi ing rentang radiasi ngisor lan ndhuwur. Materi kaya ngono pancen ora ana ing alam, utawa para ilmuwan durung sinau carane nggawe. Ing wektu sing padha, foton "transenden" iki nabrak panel surya nanging ora nggawe aliran elektron ing njero; mung dibuwang minangka panas. Iki minangka cadangan sing bisa digunakake para ilmuwan kanggo pembangkit listrik. Khususé, dheweke bisa nggunakake foton energi dhuwur kanthi efektif saka bagean biru spektrum.
Mekanisme operasi teknologi iki adhedhasar rong proses utama. Foton energi dhuwur (biru) ing materi kasebut ngalami pamisahan singlet: siji eksiton dipérang dadi loro kanthi energi sing luwih murah, lan saben rong eksiton iki ditangkap dening "kompleks molibdenum" sing diintegrasi menyang sel surya sing digabungake karo materi tartamtu. Dadi, tinimbang siji elektron, foton "biru" sejatine ngrangsang rong elektron ing materi kasebut kanggo ngasilake arus. Kombinasi materi kasebut uga nyuda apa sing diarani Transfer energi Förster, sing ing kahanan normal bakal mblokir eksitasi sawetara elektron lan nyuda efisiensi.
Eksperimen-eksperimen kasebut nuduhake asil sing nyengsemake, yaiku asil kuantum kira-kira 130% (1,3 eksiton saben foton). Para peneliti ngira-ngira manawa teknologi iki bisa nambah efisiensi teoretis sel surya sambungan tunggal dadi 35-45%, sing luwih dhuwur sacara signifikan. Watesan Shockley–Queisser (33%) kanggo panel silikon tradisional lan kinerja nyata kanggo modul komersial (20–25%). Prestasi iki isih dadi bukti konsep lan diimplementasikake ing solusi molekuler, nanging iki dadi pondasi kanggo terobosan ing produksi energi surya.
Source:
Source: 3dnews.ru
