Nu este un secret pentru nimeni că popularele panouri solare din siliciu au limitări în ceea ce privește eficiența în care convertesc lumina în electricitate. Acest lucru se datorează faptului că fiecare foton elimină doar un electron, deși energia unei particule de lumină poate fi suficientă pentru a elimina doi electroni. Într-un nou studiu, oamenii de știință de la MIT arată că această limitare fundamentală poate fi depășită, deschizând calea pentru celule solare cu siliciu cu o eficiență semnificativ mai mare.
Capacitatea unui foton de a elimina doi electroni a fost justificată teoretic acum aproximativ 50 de ani. Dar primele experimente de succes au fost reproduse cu doar 6 ani în urmă. Apoi, o celulă solară din materiale organice a fost folosită ca experiment. Ar fi tentant să trecem la siliciu mai eficient și mai abundent, pe care oamenii de știință au reușit să-l obțină abia acum printr-o cantitate colosală de muncă.
În timpul ultimului a reușit să creeze o celulă solară de siliciu, a cărei limită de eficiență teoretică a fost crescută de la 29,1% la 35%, iar aceasta nu este limita. Din păcate, pentru aceasta, celula solară a trebuit să fie făcută din trei materiale diferite, așa că în acest caz este imposibil să te descurci doar cu siliciu monolit. Când este asamblată, celula solară este un sandwich făcut din material organic. sub forma unei pelicule de suprafață, cea mai subțire peliculă (mai mulți atomi) de oxinitrură de hafniu și, de fapt, o placă de siliciu.
Stratul de tetracen absoarbe fotonii de înaltă energie și își transformă energia în două excitații rătăcite în strat. Acestea sunt așa-numitele cvasiparticule . Procesul de separare este cunoscut sub numele de fisiune de exciton singlet. La o aproximare aproximativă, excitonii se comportă ca niște electroni, iar aceste excitații pot fi folosite pentru a genera curent electric. Întrebarea este cum să transferăm aceste excitații pe siliciu și nu numai?
Un strat subțire de oxinitrură de hafniu a devenit un fel de punte între filmul de tetracen de suprafață și siliciu. Procesele din acest strat și efectele de suprafață asupra siliciului convertesc excitonii în electroni și apoi totul merge ca de obicei. În experiment, a fost posibil să se arate că în acest fel eficiența celulei solare în spectrele albastru și verde crește. Potrivit oamenilor de știință, aceasta nu este limita pentru creșterea eficienței unei celule solare cu siliciu. Dar chiar și tehnologia prezentată va dura ani pentru a fi comercializată.
Sursa: 3dnews.ru