Дури и во научната фантастика, ефикасноста на изворот на енергија не може да надмине 100% - тоа е физиката на нашиот универзум. Загубите секогаш постојат. Целта на научниците е да ги намалат загубите, што станува сè потешко како што се приближуваат до теоретската граница. За класична p-n спојна сончева ќелија, границата е ефикасност од 33%. Но, физиката на сончевата светлина е посложена. И научниците од Јапонија најде можност одат многу подалеку од оваа теорија.
Идејата ја развија истражувачи од Универзитетот Кјушу во соработка со Универзитетот Јоханес Гутенберг во Германија. Во класична сончева ќелија, еден апсорбиран фотон создава еден екситон (електрон и дупка) во полупроводникот. Фотонот е еден квант светлина (најмалата можна единица на енергија на електромагнетно зрачење на дадена бранова должина). Не може да создаде повеќе од еден електрон. Оваа енергија ја апсорбира електронот и го става во возбудена состојба, испраќајќи го да патува низ материјалот како електрична струја.
Електроните реагираат само на светлина (фотони) со одредена бранова должина. Тие не апсорбираат енергетски кванти во долните и горните опсези на зрачење. Вакви материјали едноставно не постојат во природата, или научниците сè уште не научиле како да ги создадат. Во исто време, овие „трансцендентни“ фотони удираат во соларен панел, но не создаваат проток на електрони во него; тие само се трошат како топлина. Ова е резервата што научниците успеаја да ја искористат за производство на електрична енергија. Поточно, тие успеаја ефикасно да ги користат фотоните со висока енергија од синиот дел од спектарот.
Механизмот на работа на технологијата се базира на два клучни процеси. Фотоните со висока енергија (сини) во материјалот претрпуваат синглетно разделување: еден екситон се дели на два дела со помала енергија, а секој од овие два екситона е заробен од „молибденски комплекс“ интегриран во сончевата ќелија во комбинација со специфичен материјал. Така, наместо еден електрон, „синиот“ фотон всушност возбудува два електрони во материјалот за да генерира струја. Комбинацијата на материјали, исто така, го потиснува т.н. Ферстерски пренос на енергија, што под нормални услови би го блокирало возбудувањето на одреден број електрони и би ја намалило ефикасноста.
Експериментите покажаа импресивни резултати, имено квантен принос од приближно 130% (1,3 екситони по фотон). Истражувачите проценуваат дека оваа технологија би можела да ја зголеми теоретската ефикасност на сончевите ќелии со еден спој на 35–45%, што е значително повисоко. Шокли-Квејсерова граница (33%) за традиционални силиконски панели и реални перформанси за комерцијални модули (20–25%). Ова достигнување е сè уште доказ за концепт и беше имплементирано во молекуларно решение, но ги поставува темелите за пробив во производството на сончева енергија.
Извор:
Извор: 3dnews.ru
