Não é nenhum segredo que os populares painéis solares de silício têm limitações na eficiência com que convertem luz em eletricidade. Isso ocorre porque cada fóton elimina apenas um elétron, embora a energia de uma partícula de luz possa ser suficiente para eliminar dois elétrons. Num novo estudo, os cientistas do MIT mostram que esta limitação fundamental pode ser superada, abrindo caminho para células solares de silício com eficiência significativamente maior.
A capacidade de um fóton de eliminar dois elétrons foi teoricamente justificada há cerca de 50 anos. Mas os primeiros experimentos bem-sucedidos foram reproduzidos há apenas 6 anos. Em seguida, uma célula solar feita de materiais orgânicos foi usada como experimento. Seria tentador avançar para o silício mais eficiente e abundante, algo que os cientistas só agora conseguiram alcançar através de uma quantidade colossal de trabalho.
Durante o último conseguiu criar uma célula solar de silício, cujo limite teórico de eficiência foi aumentado de 29,1% para 35%, e este não é o limite. Infelizmente, para isso, a célula solar teve que ser composta por três materiais diferentes, portanto neste caso é impossível conviver com o silício monolítico. Quando montada, a célula solar é um sanduíche feito de material orgânico. na forma de um filme superficial, o filme mais fino (vários átomos) de oxinitreto de háfnio e, de fato, uma pastilha de silício.
A camada de tetraceno absorve o fóton de alta energia e converte sua energia em duas excitações perdidas na camada. Estas são as chamadas quasipartículas . O processo de separação é conhecido como fissão de excitons singlete. Para uma aproximação grosseira, os excitons se comportam como elétrons e essas excitações podem ser usadas para gerar corrente elétrica. A questão é como transferir essas excitações para o silício e além?
Uma fina camada de oxinitreto de háfnio tornou-se uma espécie de ponte entre o filme superficial de tetraceno e o silício. Os processos nesta camada e os efeitos de superfície no silício convertem excitons em elétrons, e então tudo continua normalmente. O experimento conseguiu mostrar que isso aumenta a eficiência da célula solar nos espectros azul e verde. Segundo os cientistas, este não é o limite para aumentar a eficiência de uma célula solar de silício. Mas mesmo a tecnologia apresentada levará anos para ser comercializada.
Fonte: 3dnews.ru