Forskere fra MIT har sensibilisert eksisterende silisium solenergi celler ved singlet exciton fisjonsmetode. Dette kan øke effektiviteten av solenergi celler fra 18 prosent til så høyt som 35 prosent, og dobler dermed energiproduksjonen og reduserer dermed kostnadene ved solenergiteknologi.
Det begynner å bli avgjørende å redusere vår avhengighet av fossilt brensel og bygge teknologier for en bærekraftig fremtid. Solenergi er en fornybar kilde til energi hvor Solens lys omdannes til elektrisk energi. Solceller er oftest laget av silisium som bruker fotovoltaiske prosesser for å transformere sollys inn i elektrisitet. Tandemceller blir også designet som vanligvis inkluderer perovskitterceller hvor hver seksjon av solenergi celler kan utnytte Solens energi fra sitt varierte spektrum og dermed ha høyere effektivitet. Solceller som er tilgjengelige i dag er begrenset av effektiviteten som bare er 15-22 prosent.
En studie publisert 3. juli i Natur har demonstrert hvordan silisium solenergi celleeffektivitet kan økes til så høyt som 35 prosent ved å bruke en effekt som kalles singlet exciton fisjon. I denne effekten kan en enkelt partikkel av lys (foton) generere to elektron-hull-par i motsetning til bare ett. Single exciton fisjon er sett i mange materialer siden oppdagelsen på 1970-tallet. Den nåværende studien hadde som mål å oversette denne effekten for første gang til en levedyktig solenergi celle.
Forskere overførte enkelt eksitonfisjonseffekt fra tetracen – et kjent materiale som viser det – til krystallinsk silisium. Dette materialet tetracen er et hydrokarbon organisk halvleder. Overføringen ble oppnådd ved å plassere et ekstra tynt lag hafniumoksynitrid (8 ångstrøm) mellom eksitonisk tetracenlag og silisium solenergi celle og koble dem.
Dette lille hafniumoksynitridlaget fungerte som en bro og muliggjorde generering av høyenergifotoner i tetracenlaget som deretter utløste frigjøring av to elektroner i silisiumcellen i motsetning til den vanlige. Denne sensibiliseringen av silisium solenergi celle reduserte termaliseringstap og muliggjorde bedre lysfølsomhet. Energiutgangen til solenergi celler doblet seg ettersom mer utgang ble generert fra grønne og blå deler av spekteret. Dette kan øke effektiviteten til solenergi celler til så høyt som 35 prosent. Teknologien skiller seg fra tandemsolcellene ved at den bare tilfører mer strøm til silisiumet uten å legge til flere celler.
Den nåværende studien har demonstrert improviserte singlet-fissjon silisium solceller som kan vise økt effektivitet og dermed redusere den totale energiproduksjonskostnaden for solteknologi.
***
{Du kan lese den originale forskningsoppgaven ved å klikke på DOI-lenken nedenfor i listen over siterte kilder}
Source (s)
Einzinger, M. et al. 2019. Sensibilisering av silisium ved singlet-eksitonfisjon i tetracen. Natur. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
