Zinātnieki no MIT ir sensibilizējuši esošo silīciju saules šūnas ar singleta eksitona skaldīšanas metodi. Tas var palielināt efektivitāti saules elementiem no 18 procentiem līdz pat 35 procentiem, tādējādi dubultojot enerģijas izlaidi, tādējādi samazinot saules enerģijas tehnoloģiju izmaksas.
Kļūst obligāti jāsamazina mūsu atkarība no fosilā kurināmā un jāveido tehnoloģijas ilgtspējīgai nākotnei. Saules enerģija ir atjaunojams avots enerģija kur Saules gaisma tiek pārvērsta elektroenerģijā. Saules baterijas Visbiežāk tie ir izgatavoti no silīcija, kura pārveidošanai izmanto fotoelektrisko procesu saules gaisma elektrībā. Tiek izstrādātas arī tandēma šūnas, kas parasti ietver perovskītu šūnas, kur katra sadaļa saules šūnas var izmantot Saules enerģiju no daudzveidīgā spektra un tādējādi tiem ir augstāka efektivitāte. Mūsdienās pieejamās saules baterijas ierobežo to efektivitāte, kas ir tikai 15-22 procenti.
Pētījums, kas publicēts 3. jūlijā daba ir parādījis, kā silīcijs saules šūnu efektivitāti var palielināt līdz pat 35 procentiem, piemērojot efektu, ko sauc par singleta eksitona skaldīšanu. Šajā efektā viena gaismas daļiņa (fotons) var radīt divus elektronu caurumu pārus, nevis tikai vienu. Atsevišķa eksitona skaldīšana ir redzama daudzos materiālos kopš tās atklāšanas 1970. gados. Pašreizējā pētījuma mērķis bija pirmo reizi pārvērst šo efektu dzīvotspējīgā saules šūna.
Pētnieki pārnesa viena eksitona skaldīšanas efektu no tetracēna - zināma materiāla, kas to demonstrē kristāliskā silīcijā. Šis materiāls tetracēns ir ogļūdeņradis bioloģisks pusvadītājs. Pārnešana tika panākta, ievietojot papildu plānu hafnija oksinitrīda slāni (8 angstromi) starp eksitonisko tetracēna slāni un silīciju. saules šūnu un to savienošanu.
Šis mazais hafnija oksinitrīda slānis darbojās kā tilts un ļāva ģenerēt augstas enerģijas fotonus tetracēna slānī, kas pēc tam izraisīja divu elektronu izdalīšanos silīcija šūnā pretstatā parastajam. Šī silīcija sensibilizācija saules šūna samazināja termizācijas zudumus un nodrošināja labāku jutību pret gaismu. Enerģijas izlaide saules šūnas dubultojās, jo vairāk produkcijas tika ģenerēta no zaļajām un zilajām spektra daļām. Tas var palielināt efektivitāti saules šūnu līdz pat 35 procentiem. Tehnoloģija atšķiras no tandēma saules baterijām, jo tā tikai pievieno silīcijam vairāk strāvas, nepievienojot papildu šūnas.
Pašreizējais pētījums ir parādījis improvizētas viengabala skaldīšanas silīcija saules baterijas, kas var palielināt efektivitāti un tādējādi samazināt kopējās saules enerģijas ražošanas izmaksas.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
Einzinger, M. et al. 2019. Silīcija sensibilizācija ar singleta eksitona skaldīšanu tetracēnā. Daba. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
