Vědci z MIT senzibilizovali existující křemík sluneční buňky metodou singletového excitonového štěpení. To může zvýšit účinnost sluneční článků z 18 procent až na 35 procent, čímž se zdvojnásobí energetický výkon a tím se sníží náklady na solární technologii.
Stává se nezbytností snížit naši závislost na fosilních palivech a budovat technologie pro udržitelnou budoucnost. Solární energie je obnovitelným zdrojem energie kde Slunce světlo se přeměňuje na elektrickou energii. Solární články jsou nejčastěji vyrobeny z křemíku, který k transformaci využívá fotovoltaický proces sluneční světlo do elektřiny. Tandemové buňky jsou také navrženy, které obecně zahrnují perovskitové buňky, kde každá sekce sluneční buňky mohou využít Slunce energie z jeho pestrého spektra a mají tak vyšší účinnost. Solární články, které jsou dnes k dispozici, jsou omezeny svou účinností, která je pouze 15-22 procent.
Studie zveřejněná 3. července v Příroda ukázal, jak křemík sluneční účinnost buněk by mohla být zvýšena až na 35 procent aplikací efektu zvaného singletové excitonové štěpení. V tomto efektu může jediná částice světla (foton) generovat dva páry elektron-díra na rozdíl od pouze jednoho. Štěpení jediného excitonu je vidět v mnoha materiálech od jeho objevu v 1970. letech XNUMX. století. Cílem současné studie bylo poprvé převést tento efekt do životaschopného sluneční buňka.
Výzkumníci přenesli efekt štěpení jediného excitonu z tetracenu – známého materiálu, který jej vykazuje – do krystalického křemíku. Tento materiál tetracen je uhlovodík organický polovodič. Přenosu bylo dosaženo umístěním další tenké vrstvy oxynitridu hafnia (8 angstromů) mezi excitonickou tetracenovou vrstvu a křemík. sluneční buňku a spojovat je.
Tato drobná vrstva oxynitridu hafnia fungovala jako můstek a umožnila generování vysokoenergetických fotonů v tetracenové vrstvě, které pak spustily uvolnění dvou elektronů v křemíkovém článku na rozdíl od obvyklého. Tato senzibilizace křemíku sluneční buňka snížila tepelné ztráty a umožnila lepší citlivost na světlo. Energetický výdej sluneční buňky se zdvojnásobily, protože více výstupu bylo generováno ze zelené a modré části spektra. To může zvýšit účinnost sluneční buněk až na 35 procent. Tato technologie se liší od tandemových solárních článků, protože pouze přidává více proudu do křemíku bez přidávání dalších článků.
Současná studie prokázala improvizované křemíkové solární články s singletovým štěpením, které mohou vykazovat zvýšenou účinnost a tím snížit celkové náklady na výrobu energie solární technologií.
***
{Původní výzkumný dokument si můžete přečíst kliknutím na odkaz DOI uvedený níže v seznamu citovaných zdrojů}
Zdroje)
Einzinger, M. a kol. 2019. Senzibilizace křemíku singletovým excitonovým štěpením v tetracenu. Příroda. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
