Popüler silikon güneş panellerinin ışığı ne kadar verimli bir şekilde elektriğe dönüştürdüğü konusunda sınırlamalara sahip olduğu bir sır değil. Bunun nedeni, her bir fotonun yalnızca bir elektronu devre dışı bırakmasıdır, ancak bir hafif parçacığın enerjisi iki elektronu devre dışı bırakmaya yeterli olabilir. MIT bilim insanları yeni bir çalışmada, bu temel sınırlamanın aşılabileceğini ve önemli ölçüde daha yüksek verimliliğe sahip silikon güneş pillerinin önünü açabileceğini gösteriyor.
Bir fotonun iki elektronu yok etme yeteneği teorik olarak yaklaşık 50 yıl önce doğrulanmıştı. Ancak ilk başarılı deneyler yalnızca 6 yıl önce tekrarlandı. Daha sonra deney olarak organik malzemelerden yapılmış bir güneş pili kullanıldı. Daha verimli ve bol miktarda bulunan silikona geçmek cazip gelebilir; bilim adamlarının ancak şimdi muazzam miktarda çalışmayla başarabildiği bir şey.
Son anda Teorik verimlilik sınırı %29,1'den %35'e çıkarılan silikon güneş pili oluşturmayı başardı ve bu sınır değil. Ne yazık ki bunun için güneş pilinin üç farklı malzemeden kompozit yapılması gerekiyordu, dolayısıyla bu durumda monolitik silikonla idare etmek imkansız. Güneş pili birleştirildiğinde organik malzemeden yapılmış bir sandviç haline gelir. bir yüzey filmi biçiminde, hafniyum oksinitrürün en ince (birkaç atomlu) filmi ve aslında bir silikon levha.
Tetrasen katmanı, yüksek enerjili fotonu emer ve enerjisini katmandaki iki başıboş uyarıma dönüştürür. Bunlar sözde parçacıklar . Ayırma işlemi singlet eksiton fisyonu olarak bilinir. Kaba bir yaklaşımla, eksitonlar elektronlar gibi davranır ve bu uyarılmalar elektrik akımı üretmek için kullanılabilir. Soru şu: Bu uyarımlar silikona ve ötesine nasıl aktarılır?
İnce bir hafniyum oksinitrid tabakası, yüzey tetrasen filmi ile silikon arasında bir tür köprü haline geldi. Bu katmandaki işlemler ve silikon üzerindeki yüzey etkileri, eksitonları elektronlara dönüştürür ve ardından her şey her zamanki gibi devam eder. Deney, bunun güneş pilinin mavi ve yeşil spektrumdaki verimliliğini arttırdığını göstermeyi başardı. Bilim adamlarına göre bu, silikon güneş pilinin verimliliğini artırmanın sınırı değil. Ancak sunulan teknolojinin bile ticarileştirilmesi yıllar alacak.
Kaynak: 3dnews.ru