Forskere fra MIT har sensibiliseret eksisterende silicium sol celler ved singlet exciton fission metode. Dette kan øge effektiviteten af sol celler fra 18 procent til så højt som 35 procent, hvilket fordobler energiproduktionen og reducerer dermed omkostningerne til solteknologi.
Det er ved at blive bydende nødvendigt at reducere vores afhængighed af fossile brændstoffer og bygge teknologier til en bæredygtig fremtid. Solenergi er en vedvarende kilde til energi hvor Solens lys omdannes til elektrisk energi. Solceller er oftest lavet af silicium, som bruger fotovoltaisk proces til at transformere sollys til elektricitet. Tandem-celler er også ved at blive designet, som generelt omfatter perovskites-celler, hvor hver sektion af sol celler kan udnytte Solens energi fra sit varierede spektrum og dermed have højere effektivitet. Solceller, der er tilgængelige i dag, er begrænset af deres effektivitet, som kun er 15-22 procent.
En undersøgelse offentliggjort den 3. juli i Natur har demonstreret, hvordan silicium sol celleeffektivitet kunne hæves til så højt som 35 procent ved at anvende en effekt kaldet singlet exciton fission. I denne effekt kan en enkelt partikel af lys (foton) generere to elektron-hul-par i modsætning til kun et. Single exciton fission ses i mange materialer siden dens opdagelse i 1970'erne. Den nuværende undersøgelse havde til formål at omsætte denne effekt for første gang til en levedygtig sol celle.
Forskere overførte single exciton fission-effekt fra tetracen - et kendt materiale, der udviser det - til krystallinsk silicium. Dette materiale tetracen er et kulbrinte Økologisk halvleder. Overførslen blev opnået ved at placere et ekstra tyndt lag hafniumoxynitrid (8 ångstrøm) mellem excitonisk tetracenlag og silicium sol celle og kobling af dem.
Dette lille hafniumoxynitridlag fungerede som en bro og muliggjorde dannelsen af højenergifotoner i tetracenlaget, som derefter udløste frigivelse af to elektroner i siliciumcellen i modsætning til den sædvanlige. Denne sensibilisering af silicium sol celle reducerede termaliseringstab og muliggjorde bedre lysfølsomhed. Energiproduktionen af sol celler fordoblet, da der blev genereret mere output fra grønne og blå dele af spektret. Dette kan øge effektiviteten af sol celler til så højt som 35 procent. Teknologien adskiller sig fra tandemsolcellerne, da den blot tilføjer mere strøm til siliciumet uden at tilføje yderligere celler.
Den nuværende undersøgelse har påvist improviseret singlet-fission silicium solceller, som kan udvise øget effektivitet og dermed reducere de samlede energiproduktionsomkostninger ved solteknologi.
***
{Du kan læse den originale forskningsartikel ved at klikke på DOI-linket nedenfor på listen over citerede kilder}
Kilde (r)
Einzinger, M. et al. 2019. Sensibilisering af silicium ved singlet exciton fission i tetracen. Natur. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
