Ne paslaptis, kad populiariosios silicio saulės baterijos turi apribojimų, kaip efektyviai šviesą paverčia elektra. Taip yra todėl, kad kiekvienas fotonas išmuša tik vieną elektroną, nors šviesos dalelės energijos gali pakakti dviem elektronams išmušti. Naujame tyrime MIT mokslininkai rodo, kad šį esminį apribojimą galima įveikti, atveriant kelią silicio saulės elementams, kurių efektyvumas yra žymiai didesnis.
Fotono gebėjimas išmušti du elektronus teoriškai buvo pagrįstas maždaug prieš 50 metų. Tačiau pirmieji sėkmingi eksperimentai buvo atkurti tik prieš 6 metus. Tada kaip eksperimentas buvo naudojamas saulės elementas, pagamintas iš organinių medžiagų. Būtų pagunda pereiti prie veiksmingesnio ir gausesnio silicio – tai mokslininkams pavyko pasiekti tik dabar atlikus milžinišką darbo krūvį.
Per pastarąjį pavyko sukurti silicio saulės elementą, kurio teorinė naudingumo riba buvo padidinta nuo 29,1% iki 35%, ir tai nėra riba. Deja, tam saulės elementą reikėjo padaryti iš trijų skirtingų medžiagų kompozitą, todėl šiuo atveju su monolitiniu siliciu apsieiti neįmanoma. Surinktas saulės elementas yra sumuštinis, pagamintas iš organinės medžiagos. paviršiaus plėvelės pavidalu, ploniausia (kelių atomų) hafnio oksinitrido plėvelė ir, tiesą sakant, silicio plokštelė.
Tetraceno sluoksnis sugeria didelės energijos fotoną ir paverčia jo energiją į du sluoksnio sužadinimus. Tai vadinamosios kvazidalelės . Atskyrimo procesas žinomas kaip singletinio eksitono dalijimasis. Apytiksliai apytiksliai eksitonai elgiasi kaip elektronai, ir šie sužadinimai gali būti naudojami elektros srovei generuoti. Kyla klausimas, kaip šiuos sužadinimus perkelti į silicį ir ne tik?
Plonas hafnio oksinitrido sluoksnis tapo savotišku tiltu tarp paviršiaus tetraceno plėvelės ir silicio. Šiame sluoksnyje vykstantys procesai ir paviršiaus poveikis siliciui eksitonus paverčia elektronais, o tada viskas vyksta kaip įprasta. Eksperimentu pavyko parodyti, kad tokiu būdu didėja saulės elemento efektyvumas mėlyname ir žaliame spektruose. Mokslininkų teigimu, tai nėra riba silicio saulės elemento efektyvumui didinti. Tačiau net ir pateiktą technologiją komercializuoti prireiks metų.
Šaltinis: 3dnews.ru