ไม่ใช่ความลับที่แผงโซลาร์เซลล์ซิลิคอนยอดนิยมมีข้อจำกัดในการแปลงแสงเป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากโฟตอนแต่ละตัวจะดูดอิเล็กตรอนออกมาเพียงตัวเดียว แม้ว่าพลังงานของอนุภาคแสงจะเพียงพอที่จะทำให้อิเล็กตรอนสองตัวหลุดออกมาก็ตาม ในการศึกษาใหม่ นักวิทยาศาสตร์ของ MIT แสดงให้เห็นว่าข้อจำกัดพื้นฐานนี้สามารถเอาชนะได้ ซึ่งปูทางไปสู่เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างมาก
ความสามารถของโฟตอนในการทำให้อิเล็กตรอนสองตัวหลุดออกมานั้นเป็นไปตามทฤษฎีเมื่อประมาณ 50 ปีที่แล้ว แต่การทดลองที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกเกิดขึ้นซ้ำเมื่อ 6 ปีที่แล้ว จากนั้นจึงนำเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากวัสดุอินทรีย์มาทดลอง คงจะเป็นเรื่องที่น่าสนใจหากหันไปใช้ซิลิคอนที่มีประสิทธิภาพและอุดมสมบูรณ์มากขึ้น ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เพิ่งจะสามารถบรรลุผลสำเร็จได้ด้วยงานจำนวนมหาศาลเท่านั้น
ในช่วงที่ผ่านมา สามารถสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนได้ ซึ่งขีดจำกัดประสิทธิภาพทางทฤษฎีเพิ่มขึ้นจาก 29,1% เป็น 35% และนี่ไม่ใช่ขีดจำกัด น่าเสียดายที่เซลล์แสงอาทิตย์จะต้องถูกสร้างขึ้นจากวัสดุที่แตกต่างกันสามชนิด ดังนั้นในกรณีนี้จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้เพียงซิลิคอนเสาหินเท่านั้น เมื่อประกอบแล้ว เซลล์แสงอาทิตย์จะเป็นแซนด์วิชที่ทำจากวัสดุอินทรีย์ ในรูปแบบของฟิล์มพื้นผิว ฟิล์มฮาฟเนียมออกซิไนไตรด์ที่บางที่สุด (หลายอะตอม) และจริงๆ แล้วเป็นเวเฟอร์ซิลิคอน
ชั้นเททราซีนดูดซับโฟตอนพลังงานสูงและแปลงพลังงานเป็นการกระตุ้นแบบเร่ร่อนสองครั้งในชั้น สิ่งเหล่านี้เรียกว่า quasiparticles - กระบวนการแยกเรียกว่าการแยกตัวของ singlet exciton หากจะประมาณคร่าวๆ แล้ว exciton จะมีพฤติกรรมเหมือนอิเล็กตรอน และสิ่งกระตุ้นเหล่านี้สามารถใช้สร้างกระแสไฟฟ้าได้ คำถามคือจะถ่ายโอนสิ่งกระตุ้นเหล่านี้ไปยังซิลิคอนและอื่นๆ ได้อย่างไร
ชั้นบาง ๆ ของแฮฟเนียมออกซิไนไตรด์กลายเป็นสะพานเชื่อมระหว่างฟิล์มเททราซีนบนพื้นผิวกับซิลิคอน กระบวนการในชั้นนี้และผลกระทบที่พื้นผิวต่อซิลิคอนจะเปลี่ยนสิ่งกระตุ้นให้เป็นอิเล็กตรอน จากนั้นทุกอย่างก็ดำเนินไปตามปกติ ในการทดลอง สามารถแสดงให้เห็นว่าด้วยวิธีนี้ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ในสเปกตรัมสีน้ำเงินและสีเขียวจะเพิ่มขึ้น ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่านี่ไม่ใช่ขีดจำกัดในการเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน แต่แม้แต่เทคโนโลยีที่นำเสนอก็ยังต้องใช้เวลาหลายปีกว่าจะนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้
ที่มา: 3dnews.ru