Kuna matumaini ya kuongeza ufanisi wa paneli za jua za silicon za kawaida

Sio siri kuwa paneli za jua za silicon maarufu zina mapungufu katika jinsi zinavyobadilisha mwanga kuwa umeme. Hii ni kwa sababu kila fotoni hugonga elektroni moja tu, ingawa nishati ya chembe nyepesi inaweza kutosha kubisha elektroni mbili. Katika utafiti mpya, wanasayansi wa MIT wanaonyesha kuwa kizuizi hiki cha msingi kinaweza kushinda, kutengeneza njia ya seli za jua za silicon kwa ufanisi mkubwa zaidi.

Uwezo wa fotoni kugonga elektroni mbili ulithibitishwa kinadharia kama miaka 50 iliyopita. Lakini majaribio ya kwanza yaliyofanikiwa yalitolewa tena miaka 6 iliyopita. Kisha, seli ya jua iliyotengenezwa kwa nyenzo za kikaboni ilitumiwa kama jaribio. Itakuwa ya kuvutia kuendelea na silicon yenye ufanisi zaidi na nyingi, jambo ambalo wanasayansi wameweza kufikia sasa kupitia kazi kubwa sana.

Wakati wa mwisho majaribio ilifanikiwa kuunda seli ya jua ya silicon, kikomo cha ufanisi wa kinadharia ambacho kiliongezeka kutoka 29,1% hadi 35%, na hii sio kikomo. Kwa bahati mbaya, kwa hili, kiini cha jua kilipaswa kufanywa mchanganyiko wa vifaa vitatu tofauti, hivyo katika kesi hii haiwezekani kupata na silicon monolithic. Wakati wa kusanyiko, kiini cha jua ni sandwich iliyofanywa kwa nyenzo za kikaboni. tetracene kwa namna ya filamu ya uso, filamu nyembamba zaidi (atomi kadhaa) ya hafnium oxynitride na, kwa kweli, kaki ya silicon.

Safu ya tetracene hufyonza fotoni yenye nishati nyingi na kubadilisha nishati yake kuwa misisimko miwili iliyopotea kwenye safu. Hizi ndizo zinazoitwa quasiparticles msisimko. Mchakato wa kutenganisha unajulikana kama singlet exciton fission. Kwa ukadiriaji mbaya, vichocheo hufanya kama elektroni, na visisimuko hivi vinaweza kutumika kuzalisha mkondo wa umeme. Swali ni jinsi ya kuhamisha msisimko huu kwa silicon na zaidi?

Safu nyembamba ya hafnium oxynitride ikawa aina ya daraja kati ya filamu ya tetracene ya uso na silicon. Michakato katika safu hii na athari za uso kwenye silicon hubadilisha excitons kuwa elektroni, na kisha kila kitu kinaendelea kama kawaida. Jaribio liliweza kuonyesha kwamba hii huongeza ufanisi wa seli ya jua katika spectra ya bluu na kijani. Kulingana na wanasayansi, hii sio kikomo cha kuongeza ufanisi wa seli ya jua ya silicon. Lakini hata teknolojia iliyowasilishwa itachukua miaka kuuzwa.

Chanzo: 3dnews.ru