З'явилася надія на підвищення ККД класичних сонячних панелей із кремнію.

Не секрет, що популярні сонячні панелі з кремнію мають обмеження щодо ефективності перетворення світла на електрику. Це пов'язано з тим, що кожен фотон вибиває лише один електрон, хоча енергії частки світла може бути достатньо, щоб вибити два електрони. У свіжому дослідженні вчені з Массачусетського технологічного інституту показали, що це фундаментальне обмеження може бути обійдено, що відкриває шлях до сонячних елементів з кремнію з значно вищим значенням ККД.

Можливість фотона вибивати два електрони теоретично було обґрунтовано близько 50 років тому. Але перші вдалі експерименти вдалося відтворити лише 6 років тому. Тоді як досвід використовувався сонячний осередок з органічних матеріалів. Було б привабливо перейти до більш ефективного та поширеного кремнію, з чим вченим вдалося впоратися тільки зараз у ході виконання колосального обсягу робіт.

У ході останнього експерименту вдалося створити кремнієву сонячну комірку, теоретична межа ККД якої була підвищена з 29,1% до 35%, і це не межа. На жаль, для цього сонячний осередок довелося зробити складовим із трьох різних матеріалів, так що одним монолітним кремнієм в даному випадку обійтися не можна. У зібраному вигляді сонячний елемент є бутербродом з органічного матеріалу. тетрацена у вигляді поверхневої плівки, найтоншої (у кілька атомів) плівки з оксинітриду гафнію і, власне, кремнієвої пластини.

Шар тетрацену абсорбує високоенергетичний фотон і перетворює його енергію в два блукаючі збудження в шарі. Це так звані квазічастки ексітони. Процес поділу відомий як синглетний поділ ексітону. У грубому наближенні екситони поводяться як електрони, і ці збудження можна використовувати для створення електричного струму. Питання, як ці збудження передати до кремнію і далі?

Своєрідним містком між поверхневою тетраценовою плівкою та кремнієм став найтонший шар із оксинітриду гафнію. Процеси в цьому шарі і поверхневі ефекти на кремнії перетворюють ексітони в електрони, а далі все йде накатаною. В експерименті вдалося показати, що таким чином підвищується ефективність сонячного осередку в синьому та зеленому спектрах. На думку вчених, це не межа підвищення ефективності сонячного осередку з кремнію. Але навіть для представленої технології підуть роки для її комерційного втілення.

Джерело: 3dnews.ru