Nav noslēpums, ka populārajiem silīcija saules paneļiem ir ierobežojumi attiecībā uz to, cik efektīvi tie pārvērš gaismu elektrībā. Tas ir tāpēc, ka katrs fotons izsit tikai vienu elektronu, lai gan gaismas daļiņas enerģija var būt pietiekama, lai izsistītu divus elektronus. Jaunā pētījumā MIT zinātnieki parāda, ka šo fundamentālo ierobežojumu var pārvarēt, paverot ceļu silīcija saules baterijām ar ievērojami augstāku efektivitāti.
Fotona spēja izsist divus elektronus teorētiski tika pamatota apmēram pirms 50 gadiem. Bet pirmie veiksmīgie eksperimenti tika reproducēti tikai pirms 6 gadiem. Pēc tam kā eksperimentu izmantoja saules bateriju, kas izgatavota no organiskiem materiāliem. Būtu vilinoši pāriet uz efektīvāku un bagātīgāku silīciju, ko zinātniekiem ir izdevies panākt tikai tagad, veicot milzīgu darbu.
Pēdējā laikā izdevās izveidot silīcija saules bateriju, kuras teorētiskā efektivitātes robeža tika palielināta no 29,1% līdz 35%, un tā nav robeža. Diemžēl šim nolūkam saules bateriju nācās izgatavot no trim dažādiem materiāliem, tāpēc šajā gadījumā ar monolītu silīciju nevar iztikt. Saliktā veidā saules baterija ir sviestmaize, kas izgatavota no organiska materiāla. virsmas plēves veidā, plānākā (vairāku atomu) hafnija oksinitrīda plēve un faktiski silīcija plāksne.
Tetracēna slānis absorbē augstas enerģijas fotonu un pārvērš tā enerģiju divos slāņa izkliedētos ierosmēs. Tās ir tā sauktās kvazidaļiņas . Atdalīšanas process ir pazīstams kā singleta eksitona skaldīšana. Aptuvenā veidā eksitoni uzvedas kā elektroni, un šos ierosmes var izmantot elektriskās strāvas ģenerēšanai. Jautājums ir, kā pārnest šos ierosmes uz silīciju un ne tikai?
Plāns hafnija oksinitrīda slānis kļuva par sava veida tiltu starp virsmas tetracēna plēvi un silīciju. Procesi šajā slānī un virsmas ietekme uz silīciju pārvērš eksitonus elektronos, un tad viss notiek kā parasti. Eksperiments spēja parādīt, ka tas palielina saules baterijas efektivitāti zilajā un zaļajā spektrā. Pēc zinātnieku domām, tas nav ierobežojums silīcija saules baterijas efektivitātes palielināšanai. Bet pat piedāvātās tehnoloģijas komercializācijai būs vajadzīgi gadi.
Avots: 3dnews.ru