Вчені з MIT сенсибілізували існуючий кремній сонячний клітин методом поділу синглетних екситонів. Це може підвищити ефективність сонячний клітин з 18 відсотків до 35 відсотків, таким чином подвоївши вихід енергії, тим самим зменшивши витрати на сонячні технології.
Необхідно зменшити нашу залежність від викопного палива та створити технології для сталого майбутнього. Сонячна енергія є відновлюваним джерелом енергія де Сонця світло перетворюється в електричну енергію. Сонячні клітини найчастіше виготовляються з кремнію, для трансформації якого використовується фотоелектричний процес сонячне світло в електрику. Також розробляються тандемні комірки, які зазвичай включають перовскітні комірки, де кожна секція сонячний клітини можуть використовувати Сонця енергії з її різноманітного спектру і, таким чином, мають вищу ефективність. Доступні сьогодні сонячні батареї обмежені їх ефективністю, яка становить лише 15-22 відсотки.
Дослідження, опубліковане 3 липня в природа продемонстрував, як кремній сонячний Ефективність клітини можна збільшити до 35 відсотків шляхом застосування ефекту, який називається поділом синглетних екситонов. У цьому ефекті одна частинка світла (фотон) може генерувати дві електронно-діркові пари, а не лише одну. Поділ одного екситона спостерігається в багатьох матеріалах з моменту його відкриття в 1970-х роках. Поточне дослідження мало на меті вперше перетворити цей ефект на життєздатний сонячний клітина
Дослідники перенесли ефект поділу одного екситона з тетрацену – відомого матеріалу, який його демонструє – на кристалічний кремній. Цей матеріал тетрацен є вуглеводнем органічний напівпровідник. Перенесення було досягнуто шляхом розміщення додаткового тонкого шару оксинітриду гафнію (8 ангстрем) між шаром екситонного тетрацену та кремнієм сонячний осередок і зчеплення з ними.
Цей крихітний шар оксинітриду гафнію діяв як міст і зробив можливим генерування високоенергетичних фотонів у шарі тетрацену, які потім викликали вивільнення двох електронів у кремнієвій комірці на відміну від звичайної. Це сенсибілізація кремнію сонячний осередок зменшив втрати термалізації та забезпечив кращу чутливість до світла. Вихід енергії сонячний осередків подвоївся, оскільки більше виходу було згенеровано із зеленої та синьої частин спектра. Це може підвищити ефективність сонячний клітин до 35 відсотків. Технологія відрізняється від тандемних сонячних елементів, оскільки вона просто додає більше струму до кремнію без додавання додаткових елементів.
Нинішнє дослідження продемонструвало імпровізовані кремнієві сонячні батареї з синглетним поділом, які можуть демонструвати підвищену ефективність і, таким чином, знизити загальну вартість виробництва енергії сонячної технології.
***
{Ви можете прочитати оригінальну дослідницьку роботу, натиснувши посилання DOI, наведене нижче в списку цитованих джерел(ів)}
Джерела
Einzinger, M. та ін. 2019. Сенсибілізація кремнію синглетним екситонним поділом у тетрацені. природа. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
