Znanstvenici s MIT-a senzibilizirali su postojeći silicij solarni stanice metodom fisije singlet ekscitona. To može povećati učinkovitost solarni ćelija s 18 posto na čak 35 posto čime se udvostručuje izlazna energija čime se smanjuju troškovi solarne tehnologije.
Postaje imperativ smanjiti našu ovisnost o fosilnim gorivima i izgraditi tehnologije za održivu budućnost. Solarna energija je obnovljivi izvor energija gdje Sunčevi svjetlost se pretvara u električnu energiju. Solarne ćelije najčešće se izrađuju od silicija koji za transformaciju koristi fotonaponski proces sunčana svjetlost u struju. Također se dizajniraju tandemske stanice koje općenito uključuju perovskitne stanice gdje svaki dio solarni stanice mogu iskoristiti Sunčevi energije iz njenog raznolikog spektra i time imaju veću učinkovitost. Danas dostupne solarne ćelije ograničene su svojom učinkovitošću koja iznosi samo 15-22 posto.
Studija objavljena 3. srpnja god Priroda je pokazao kako silicij solarni učinkovitost stanica mogla bi se podići na čak 35 posto primjenom efekta zvanog fisija singlet ekscitona. U ovom učinku jedna čestica svjetlosti (foton) može generirati dva para elektron-šupljina za razliku od samo jednog. Fisija jednog ekscitona vidljiva je u mnogim materijalima od njezina otkrića 1970-ih. Trenutna studija imala je za cilj prevesti ovaj učinak po prvi put u održiv solarni stanica.
Istraživači su prenijeli fisijski učinak jednog ekscitona iz tetracena – poznatog materijala koji ga pokazuje – u kristalni silicij. Ovaj materijal tetracen je ugljikovodik organski poluvodič. Prijenos je postignut postavljanjem dodatnog tankog sloja hafnijevog oksinitrida (8 angstroma) između ekscitonskog sloja tetracena i silicija solarni stanica i njihovo spajanje.
Ovaj sićušni sloj hafnij oksinitrida djelovao je kao most i omogućio generiranje visokoenergetskih fotona u sloju tetracena koji su zatim pokrenuli oslobađanje dva elektrona u silicijskoj ćeliji za razliku od uobičajenog. Ova senzibilizacija silicija solarni stanica smanjila termalizacijske gubitke i omogućila bolju osjetljivost na svjetlost. Energetski izlaz od solarni stanica se udvostručio kako je više izlaza generirano iz zelenih i plavih dijelova spektra. To može povećati učinkovitost solarni stanica do čak 35 posto. Tehnologija se razlikuje od tandem solarnih ćelija jer samo dodaje više struje siliciju bez dodavanja dodatnih ćelija.
Trenutna studija je pokazala improvizirane silicijeve solarne ćelije s singletnom fisijom koje mogu pokazati povećanu učinkovitost i na taj način smanjiti ukupne troškove proizvodnje energije solarne tehnologije.
***
{Izvorni istraživački rad možete pročitati klikom na vezu DOI koja se nalazi u nastavku na popisu citiranih izvora}
Izvor (i)
Einzinger, M. i sur. 2019. Senzibilizacija silicija singletnom ekscitonskom fisijom u tetracenu. Priroda. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
