Учени от MIT са сенсибилизирали съществуващите силициеви слънчеви клетки чрез метод на синглетно екситоно делене. Това може да увеличи ефективността на слънчевите клетки от 18 процента до 35 процента, като по този начин удвоява производството на енергия, като по този начин намалява разходите за слънчева технология.
Става наложително да намалим зависимостта си от изкопаеми горива и да изградим технологии за устойчиво бъдеще. Слънчевата енергия е възобновяем източник на енергия където слънчевата светлина се превръща в електрическа енергия. Слънчеви клетки са най-често направени от силиций, който използва фотоволтаичен процес за трансформиране на слънчевата светлина в електричество. Също така се проектират тандемни клетки, които обикновено включват перовскитни клетки, където всяка част от слънчевите клетки може да използва енергията на Слънцето от неговия разнообразен спектър и по този начин да има по-висока ефективност. Наличните днес слънчеви клетки са ограничени от тяхната ефективност, която е само 15-22 процента.
Проучване, публикувано на 3 юли в природа демонстрира как силиций слънчев клетъчната ефективност може да се повиши до 35 процента чрез прилагане на ефект, наречен синглетно екситонно делене. При този ефект една частица светлина (фотон) може да генерира две двойки електрон-дупка, а не само една. Единично екситонно делене се наблюдава в много материали след откриването му през 1970-те години на миналия век. Настоящото проучване имаше за цел да преведе този ефект за първи път в жизнеспособна слънчева клетка.
Изследователите прехвърлиха единичен екситонен ефект на делене от тетрацена - известен материал, който го проявява - в кристален силиций. Този материал тетрацен е въглеводороден органичен полупроводник. Прехвърлянето беше постигнато чрез поставяне на допълнителен тънък слой от хафниев оксинитрид (8 ангстрьома) между екситонен тетраценов слой и силициева слънчева клетка и свързването им.
Този малък слой хафниев оксинитрид действаше като мост и направи възможно генерирането на високоенергийни фотони в тетраценовия слой, които след това предизвикаха освобождаване на два електрона в силициевата клетка, за разлика от обичайната. Тази сенсибилизация на силициевата слънчева клетка намалява загубите от термализация и позволява по-добра чувствителност към светлина. Енергийната мощност на слънчевите клетки се удвоява, тъй като по-голяма мощност се генерира от зелени и сини части на спектъра. Това може да повиши ефективността на слънчевите клетки до 35 процента. Технологията се различава от тандемните слънчеви клетки, тъй като просто добавя повече ток към силиция, без да добавя допълнителни клетки.
Настоящото проучване демонстрира импровизирани силициеви слънчеви клетки с синглетно делене, които могат да покажат повишена ефективност и по този начин да намалят общите разходи за генериране на енергия от слънчевата технология.
***
{Можете да прочетете оригиналната изследователска статия, като щракнете върху връзката DOI, дадена по-долу в списъка с цитирани източници}
Източник (и)
Einzinger, M. et al. 2019. Сенсибилизация на силиций чрез синглетно екситонно делене в тетрацен. природата. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
