Навукоўцы з MIT сенсібілізавалі існуючы крэмній сонечны клетак метадам дзялення сінглетных эксітонаў. Гэта можа павялічыць эфектыўнасць сонечны элементаў з 18 працэнтаў да 35 працэнтаў, такім чынам падвоіўшы выпрацоўку энергіі, тым самым зніжаючы выдаткі на сонечныя тэхналогіі.
Становіцца неабходным паменшыць нашу залежнасць ад выкапнёвага паліва і пабудаваць тэхналогіі для ўстойлівага будучыні. Сонечная энергія з'яўляецца аднаўляльнай крыніцай энергія дзе Сонца святло пераўтворыцца ў электрычную энергію. Сонечныя клеткі часцей за ўсё вырабляюцца з крэмнію, для пераўтварэння якога выкарыстоўваецца фотаэлектрычны працэс сонечнае святло у электрычнасць. Таксама распрацоўваюцца тандэмныя ячэйкі, якія звычайна ўключаюць пераўскітавыя ячэйкі, у якіх кожны раздзел сонечны клеткі могуць выкарыстоўваць Сонца энергіі з яе разнастайнага спектру і, такім чынам, маюць больш высокую эфектыўнасць. Наяўныя сёння сонечныя батарэі абмежаваныя сваёй эфектыўнасцю, якая складае ўсяго 15-22 працэнты.
Даследаванне, апублікаванае 3 ліпеня ст Прырода прадэманстраваў, як крэмній сонечны ККД клетак можна павысіць да 35 працэнтаў шляхам прымянення эфекту, званага дзяленнем сінглетных эксітонаў. У гэтым эфекце адна часціца святла (фатон) можа стварыць дзве электронна-дзірачныя пары, а не адну. Дзяленне аднаго эксітона назіраецца ў многіх матэрыялах з моманту яго адкрыцця ў 1970-х гадах. Цяперашняе даследаванне было накіравана на тое, каб упершыню зрабіць гэты эфект жыццяздольным сонечны клетка.
Даследчыкі перанеслі эфект дзялення аднаго эксітона з тэтрацэну - вядомага матэрыялу, які яго праяўляе - у крышталічны крэмній. Гэты матэрыял тэтрацэн з'яўляецца вуглевадародам арганічны паўправадніковы. Перанос быў дасягнуты шляхам размяшчэння дадатковага тонкага пласта аксінітрыду гафнію (8 ангстрэм) паміж эксітонным тэтрацэнавым пластом і крэмніем сонечны вочка і счапленне ім.
Гэты малюсенькі пласт аксінітрыду гафнію дзейнічаў як мост і зрабіў магчымым генерацыю фатонаў высокай энергіі ў тэтрацэнавым пласце, якія затым выклікалі вызваленне двух электронаў у крамянёвай ячэйцы, у адрозненне ад звычайнай. Гэта сенсібілізацыя крэмнія сонечны клетка зніжае страты на тэрмалізацыю і забяспечвае лепшую адчувальнасць да святла. Выхад энергіі ст сонечны ячэек павялічылася ўдвая, бо больш выхаду было атрымана з зялёнай і сіняй частак спектру. Гэта можа павысіць эфектыўнасць сонечны клетак да 35 працэнтаў. Гэтая тэхналогія адрозніваецца ад тандэмных сонечных элементаў тым, што яна проста дадае больш току ў крэмній без дадатковых элементаў.
Бягучае даследаванне прадэманстравала імправізаваныя крэмніевыя сонечныя батарэі синглетного дзялення, якія могуць прадэманстраваць павышаную эфектыўнасць і, такім чынам, знізіць агульны кошт выпрацоўкі энергіі сонечнай тэхналогіі.
***
{Вы можаце прачытаць арыгінальную даследчую працу, націснуўшы на спасылку DOI, прыведзены ніжэй у спісе цытуемых крыніц}
Крыніца (я)
Einzinger, М. і інш. 2019. Сенсібілізацыя крэмнію синглетным эксітонным дзяленнем у тэтрацэне. Прырода. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
