Nie je žiadnym tajomstvom, že populárne kremíkové solárne panely majú obmedzenia v tom, ako efektívne premieňajú svetlo na elektrinu. Je to preto, že každý fotón vyradí iba jeden elektrón, hoci energia svetelnej častice môže stačiť na vyradenie dvoch elektrónov. V novej štúdii vedci z MIT ukazujú, že toto zásadné obmedzenie je možné prekonať, čím sa otvára cesta pre kremíkové solárne články s výrazne vyššou účinnosťou.
Schopnosť fotónu vyradiť dva elektróny bola teoreticky opodstatnená asi pred 50 rokmi. Ale prvé úspešné experimenty boli reprodukované len pred 6 rokmi. Potom bol ako experiment použitý solárny článok vyrobený z organických materiálov. Bolo by lákavé prejsť k efektívnejšiemu a hojnejšiemu kremíku, čo sa vedcom podarilo dosiahnuť až teraz obrovským množstvom práce.
Počas posledného podarilo vytvoriť kremíkový solárny článok, ktorého teoretická hranica účinnosti bola zvýšená z 29,1 % na 35 %, a to nie je limit. Nanešťastie, solárny článok musel byť vyrobený zložený z troch rôznych materiálov, takže v tomto prípade je nemožné vystačiť si s monolitickým kremíkom. Po zložení je solárny článok sendvič vyrobený z organického materiálu. vo forme povrchového filmu, najtenšieho (niekoľko atómového) filmu oxynitridu hafnia a v skutočnosti je to kremíkový plátok.
Tetracénová vrstva absorbuje vysokoenergetický fotón a premieňa jeho energiu na dve bludné excitácie vo vrstve. Ide o takzvané kvázičastice . Separačný proces je známy ako singletové excitónové štiepenie. Pri hrubom priblížení sa excitóny správajú ako elektróny a tieto excitácie môžu byť použité na generovanie elektrického prúdu. Otázkou je, ako preniesť tieto excitácie na kremík a ďalej?
Tenká vrstva oxynitridu hafnia sa stala akýmsi mostíkom medzi povrchovým tetracénovým filmom a kremíkom. Procesy v tejto vrstve a povrchové efekty na kremíku premieňajú excitóny na elektróny a potom už ide všetko ako obvykle. Experiment dokázal ukázať, že to zvyšuje účinnosť solárneho článku v modrom a zelenom spektre. Podľa vedcov to nie je limit na zvýšenie účinnosti kremíkového solárneho článku. Ale aj prezentovaná technológia bude trvať roky, kým bude komercializovaná.
Zdroj: 3dnews.ru