РЕКЛАМА

Солнечные батареи синглетного деления: эффективный способ преобразования солнечного света в электричество

Ученые из Массачусетского технологического института сенсибилизировали существующие кремниевые солнечные элементы методом деления синглетных экситонов. Это может повысить эффективность солнечных элементов с 18 процентов до 35 процентов, таким образом удвоив выработку энергии, тем самым снизив затраты на солнечную технологию.

Становится настоятельной необходимость уменьшить нашу зависимость от ископаемого топлива и создать технологии для устойчивого будущего. Солнечная энергия является возобновляемым источником энергетика где солнечный свет преобразуется в электрическую энергию. Солнечные батареи чаще всего изготавливаются из кремния, который использует фотоэлектрический процесс для преобразования солнечного света в электричество. Также разрабатываются тандемные элементы, которые, как правило, включают перовскитные элементы, в которых каждая секция солнечных элементов может использовать солнечную энергию из своего разнообразного спектра и, таким образом, иметь более высокую эффективность. Доступные сегодня солнечные элементы ограничены своей эффективностью, которая составляет всего 15-22 процента.

Исследование, опубликованное 3 июля в природа продемонстрировал, как кремний солнечный КПД ячеек можно повысить до 35 процентов, применив эффект, называемый делением синглетных экситонов. В этом случае одна частица света (фотон) может генерировать две электронно-дырочные пары, а не только одну. Деление одиночного экситона наблюдается во многих материалах с момента его открытия в 1970-х годах. Текущее исследование было направлено на то, чтобы впервые воплотить этот эффект в жизнеспособном солнечном элементе.

Исследователи перенесли эффект деления одиночного экситона из тетрацена – известного материала, который его проявляет – в кристаллический кремний. Этот материал тетрацен представляет собой углеводород. органический полупроводник. Перенос был достигнут путем размещения дополнительного тонкого слоя оксинитрида гафния (8 ангстрем) между слоем экситонного тетрацена и кремниевым солнечным элементом и их соединения.

Этот крошечный слой оксинитрида гафния действовал как мостик и позволял генерировать фотоны высокой энергии в слое тетрацена, которые затем запускали высвобождение двух электронов в кремниевой ячейке в отличие от обычного. Эта сенсибилизация кремниевого солнечного элемента снизила потери на термализацию и обеспечила лучшую чувствительность к свету. Выходная мощность солнечных элементов удвоилась, поскольку больше энергии было произведено из зеленой и синей частей спектра. Это может повысить эффективность солнечных элементов до 35 процентов. Технология отличается от тандемных солнечных элементов, поскольку она просто добавляет больше тока к кремнию без добавления дополнительных элементов.

В текущем исследовании были продемонстрированы импровизированные кремниевые солнечные элементы с синглетным делением, которые могут демонстрировать повышенную эффективность и, таким образом, снижать общую стоимость производства энергии в солнечной технологии.

{Вы можете прочитать исходную исследовательскую работу, щелкнув ссылку DOI, приведенную ниже в списке цитируемых источников}

Источник (ы)

Einzinger, M. et al. 2019. Сенсибилизация кремния делением синглетных экситонов в тетрацене. Природа. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4

Команда SCIEU
Команда SCIEUhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Значительные достижения науки. Воздействие на человечество. Вдохновляющие умы.

Подписка на рассылку

Быть в курсе всех последних новостей, предложений и специальных объявлений.

Самые популярные статьи

Молекулярное происхождение жизни: что образовалось первым - белок, ДНК или РНК или ...

«Мы получили ответы на несколько вопросов о происхождении жизни…

Полное солнечное затмение в Северной Америке 

Полное солнечное затмение будет наблюдаться в Северной Америке...

Подводные роботы для более точных данных об океане в Северном море 

Подводные роботы в форме планеров будут перемещаться...
- Реклама -
94,517ПоклонникиПодобно
47,680ПодписчикиПодписаться
1,772ПодписчикиПодписаться
30ПодписчикиПодписаться