Det är ingen hemlighet att populära kiselsolpaneler har begränsningar i hur effektivt de omvandlar ljus till elektricitet. Detta beror på att varje foton bara slår ut en elektron, även om energin hos en ljuspartikel kan räcka för att slå ut två elektroner. I en ny studie visar MIT-forskare att denna grundläggande begränsning kan övervinnas, vilket banar väg för kiselsolceller med betydligt högre effektivitet.
En fotons förmåga att slå ut två elektroner var teoretiskt motiverad för cirka 50 år sedan. Men de första framgångsrika experimenten reproducerades för bara 6 år sedan. Sedan användes en solcell gjord av organiskt material som ett experiment. Det skulle vara frestande att gå vidare till det mer effektiva och rikliga kiselet, något som forskarna först nu har lyckats uppnå genom ett kolossalt arbete.
Under den sista lyckats skapa en kiselsolcell, vars teoretiska verkningsgrad höjdes från 29,1 % till 35 %, och detta är inte gränsen. Tyvärr, för detta, var solcellen tvungen att göras komposit av tre olika material, så i det här fallet är det omöjligt att klara sig med monolitiskt kisel. När den är monterad är solcellen en sandwich gjord av organiskt material. i form av en ytfilm, den tunnaste (flera atomer) filmen av hafniumoxinitrid och faktiskt en kiselwafer.
Tetracenskiktet absorberar högenergifotonen och omvandlar dess energi till två ströexcitationer i skiktet. Dessa är de så kallade kvasipartiklarna . Separationsprocessen är känd som singlet exciton fission. Till en grov approximation beter sig excitoner som elektroner, och dessa excitationer kan användas för att generera elektrisk ström. Frågan är hur man överför dessa excitationer till kisel och vidare?
Ett tunt lager av hafniumoxinitrid blev en slags brygga mellan ytan av tetracenfilmen och kisel. Processer i detta lager och yteffekter på kisel omvandlar excitoner till elektroner och sedan fortsätter allt som vanligt. I experimentet kunde man visa att på så sätt ökar solcellens effektivitet i det blå och gröna spektrat. Enligt forskare är detta inte gränsen för att öka effektiviteten hos en kiselsolcell. Men även den teknik som presenteras kommer att ta år att kommersialisera.
Källa: 3dnews.ru