Учени от MIT са сенсибилизирали съществуващия силиций слънчев клетки чрез метод на делене на синглетни екситони. Това може да увеличи ефективността на слънчев клетки от 18 процента до 35 процента, като по този начин се удвоява производството на енергия, като по този начин се намаляват разходите за соларна 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 Слънчеви светлината се преобразува в електрическа енергия. Слънчеви клетки са най-често направени от силиций, който използва фотоволтаичен процес за трансформация слънчева светлина в електричество. Проектират се и тандемни клетки, които обикновено включват перовскитни клетки, където всяка част от слънчев клетките могат да впрегнат Слънчеви енергия от нейния разнообразен спектър и по този начин имат 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 бъде повишена до 35 процента чрез прилагане на ефект, наречен делене на синглетни екситони. При този ефект една частица светлина (фотон) може да генерира две двойки електрон-дупка, за разлика от само една. Единично екситонно делене се наблюдава в много материали от откриването му през 1970-те години на миналия век. Настоящото проучване имаше за цел да превърне този ефект за първи път в жизнеспособен слънчев клетка.
Изследователите прехвърлиха ефекта на делене на единичен екситон от тетрацен – известен материал, който го проявява – в кристален силиций. Този материал тетрацен е въглеводород органичен полупроводник. Прехвърлянето беше постигнато чрез поставяне на допълнителен тънък слой от хафниев оксинитрид (8 ангстрьома) между екситоничен тетраценов слой и силиций слънчев клетка и свързването им.
Този малък слой от хафниев оксинитрид действа като мост и прави възможно генерирането на високоенергийни фотони в тетраценовия слой, което след това предизвиква освобождаване на два електрона в силициевата клетка, за разлика от обичайната. Тази сенсибилизация на силиций слънчев клетката намали загубите от термализация и позволи по-добра чувствителност към светлина. Енергийната мощност на слънчев клетките се удвояват, тъй като се генерира повече продукция от зелените и сините части на спектъра. Това може да подобри ефективността на слънчев 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
