MIT mokslininkai įjautrino esamą silicį saulės ląstelės atskirtu eksitono dalijimosi metodu. Tai gali padidinti efektyvumą saulės elementų nuo 18 procentų iki 35 procentų, taip padvigubinant energijos gamybą ir taip sumažinant saulės energijos technologijų sąnaudas.
Tampa būtina sumažinti mūsų priklausomybę nuo iškastinio kuro ir kurti technologijas tvariai ateičiai. Saulės energija yra atsinaujinantis šaltinis energija kur Saulės šviesa paverčiama elektros energija. Saulės elementai dažniausiai gaminami iš silicio, kuriam transformuoti naudojamas fotovoltinis procesas saulės šviesa į elektrą. Taip pat kuriamos tandeminės ląstelės, kurios paprastai apima perovskito ląsteles, kuriose kiekviena dalis yra saulės ląstelės gali panaudoti Saulės energijos iš įvairaus spektro ir todėl turi didesnį efektyvumą. Šiandien prieinamus saulės elementus riboja jų efektyvumas, kuris siekia vos 15–22 proc.
Tyrimas, paskelbtas liepos 3 d Gamta parodė, kaip silicio saulės ląstelių efektyvumas gali būti padidintas iki 35 procentų, taikant efektą, vadinamą singletiniu eksitono dalijimusi. Tokiu būdu viena šviesos dalelė (fotonas) gali sukurti dvi elektronų skylių poras, o ne tik vieną. Vieno eksitono dalijimasis matomas daugelyje medžiagų nuo tada, kai buvo atrastas aštuntajame dešimtmetyje. Dabartinio tyrimo tikslas buvo pirmą kartą paversti šį poveikį gyvybingu saulės ląstelė.
Tyrėjai perkėlė vieno eksitono dalijimosi efektą iš tetraceno – žinomos medžiagos, kuri jį demonstruoja – į kristalinį silicį. Ši medžiaga tetracenas yra angliavandenilis organinis puslaidininkis. Perkėlimas buvo pasiektas uždedant papildomą ploną hafnio oksinitrido sluoksnį (8 angstromus) tarp eksitoninio tetraceno sluoksnio ir silicio. saulės ląstelę ir jų sujungimą.
Šis mažas hafnio oksinitrido sluoksnis veikė kaip tiltas ir leido tetraceno sluoksnyje generuoti didelės energijos fotonus, kurie vėliau sukėlė dviejų elektronų išsiskyrimą silicio ląstelėje, o ne įprastą. Šis silicio jautrinimas saulės ląstelė sumažino šilumos nuostolius ir pagerino jautrumą šviesai. Energijos išeiga saulės ląstelės padvigubėjo, nes daugiau išvesties buvo sukurta iš žalios ir mėlynos spektro dalių. Tai gali padidinti efektyvumą saulės ląstelių iki 35 proc. Ši technologija skiriasi nuo tandeminių saulės elementų, nes ji tiesiog prideda daugiau srovės į silicį, nepridedant papildomų elementų.
Dabartinis tyrimas parodė improvizuotus vieno dalijimosi silicio saulės elementus, kurie gali padidinti efektyvumą ir taip sumažinti bendras saulės energijos gamybos sąnaudas.
***
{Galite perskaityti pradinį tyrimo dokumentą spustelėję toliau pateiktą DOI nuorodą cituojamų šaltinių sąraše}
Šaltiniai)
Einzinger, M. ir kt. 2019. Silicio jautrinimas tetraceno eksitono dalijimosi būdu. Gamta. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
