Forskere fra MIT har sensibilisert eksisterende silisiumsolceller ved hjelp av singlet exciton fisjonsmetode. Dette kan øke effektiviteten til solceller fra 18 prosent til så høyt som 35 prosent, og dermed doble energiproduksjonen og dermed redusere kostnadene til solteknologi.
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 til elektrisitet. Tandemceller blir også designet som vanligvis inkluderer perovskitterceller hvor hver del av solcellene kan utnytte solens energi fra dets 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 solcelle.
Researchers transferred single exciton fission effect from tetracene – a known material which exhibits it – into crystalline silicon. This material tetracene is a hydrocarbon organisk 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.
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 silisiumsolcelle reduserte termaliseringstap og muliggjorde bedre lysfølsomhet. Energiproduksjonen til solcellene doblet seg ettersom mer produksjon ble generert fra grønne og blå deler av spekteret. Dette kan øke effektiviteten til solceller til så høy 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
