Zinātnieki no MIT ir sensibilizējuši esošās silīcija saules baterijas ar singleta eksitona skaldīšanas metodi. Tas var palielināt saules bateriju efektivitāti no 18 procentiem līdz pat 35 procentiem, tādējādi dubultojot enerģijas izlaidi, tādējādi samazinot saules 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, kas izmanto fotoelementu procesu, lai pārveidotu saules gaismu elektrībā. Tiek izstrādātas arī tandēma šūnas, kurās parasti ir iekļautas perovskīta šūnas, kur katra saules bateriju daļa var izmantot saules enerģiju no daudzveidīgā spektra, tādējādi nodrošinot augstāku efektivitāti. 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 varētu palielināt līdz pat 35 procentiem, izmantojot efektu, ko sauc par singleta eksitona skaldīšanu. Šajā efektā viena gaismas daļiņa (fotons) var radīt divus elektronu caurumu pārus, nevis tikai vienu. Atsevišķa eksitona skaldīšanās ir redzama daudzos materiālos kopš tās atklāšanas 1970. gados. Pašreizējā pētījuma mērķis bija pirmo reizi pārvērst šo efektu dzīvotspējīgā saules baterijā.
Researchers transferred single exciton fission effect from tetracene – a known material which exhibits it – into crystalline silicon. This material tetracene is a hydrocarbon bioloģisks semiconductor. The transfer was achieved by placing an additional thin layer of hafnium oxynitride (8 angstrom) between excitonic tetracene layer and silicon solar cell and coupling them.
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 saules bateriju sensibilizācija samazināja termizācijas zudumus un nodrošināja labāku jutību pret gaismu. Saules elementu enerģijas izlaide dubultojās, jo vairāk tika iegūts no zaļajām un zilajām spektra daļām. Tas var palielināt saules bateriju efektivitāti 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
