Det er ingen hemmelighet at populære silisium solcellepaneler har begrensninger i hvor effektivt de konverterer lys til elektrisitet. Dette er fordi hvert foton slår ut bare ett elektron, selv om energien til en lyspartikkel kan være nok til å slå ut to elektroner. I en ny studie viser MIT-forskere at denne grunnleggende begrensningen kan overvinnes, og baner vei for silisiumsolceller med betydelig høyere effektivitet.
Evnen til et foton til å slå ut to elektroner ble teoretisk begrunnet for rundt 50 år siden. Men de første vellykkede eksperimentene ble gjengitt for bare 6 år siden. Deretter ble en solcelle laget av organiske materialer brukt som et eksperiment. Det ville være fristende å gå videre til mer effektivt og rikelig silisium, som forskerne først nå har klart å oppnå gjennom en kolossal mengde arbeid.
I løpet av den siste lyktes i å lage en silisiumsolcelle, hvis teoretiske effektivitetsgrense ble økt fra 29,1 % til 35 %, og dette er ikke grensen. Dessverre, for dette, måtte solcellen lages sammensatt av tre forskjellige materialer, så i dette tilfellet er det umulig å klare seg med monolitisk silisium. Når den er satt sammen, er solcellen en sandwich laget av organisk materiale. i form av en overflatefilm, den tynneste (flere atomer) filmen av hafniumoksynitrid og faktisk en silisiumplate.
Tetracenlaget absorberer høyenergifotonet og konverterer dets energi til to streifeksitasjoner i laget. Dette er de såkalte kvasipartikler . Separasjonsprosessen er kjent som singlet exciton fisjon. Til en grov tilnærming oppfører eksitoner seg som elektroner, og disse eksitasjonene kan brukes til å generere elektrisk strøm. Spørsmålet er hvordan man overfører disse eksitasjonene til silisium og utover?
Et tynt lag med hafniumoksynitrid ble en slags bro mellom overflatens tetracenfilm og silisium. Prosesser i dette laget og overflateeffekter på silisium omdanner eksitoner til elektroner, og så går alt som vanlig. Forsøket kunne vise at dette øker effektiviteten til solcellen i det blå og grønne spekteret. Ifølge forskere er ikke dette grensen for å øke effektiviteten til en silisiumsolcelle. Men selv teknologien som presenteres vil ta år å bli kommersialisert.
Kilde: 3dnews.ru