Wissenschaftler des MIT haben vorhandenes Silizium sensibilisiert Solar- Zellen durch Singulett-Exzitonenspaltung. Dies kann die Effizienz steigern Solar- Die Erhöhung des Zellenanteils von 18 Prozent auf bis zu 35 Prozent führt zu einer Verdoppelung der Energieausbeute und damit zu einer Reduzierung der Kosten der Solartechnik.
Es wird immer wichtiger, unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und Technologien für eine nachhaltige Zukunft aufzubauen. Solarenergie ist eine erneuerbare Quelle von Energie woher Sonne Licht wird in elektrische Energie umgewandelt. Solarzellen bestehen am häufigsten aus Silizium, das zur Umwandlung einen photovoltaischen Prozess nutzt Sonnenlicht in Strom umwandeln. Es werden auch Tandemzellen entwickelt, die im Allgemeinen Perowskitzellen umfassen, bei denen jeder Abschnitt des Solar- Zellen nutzen können Sonne Energie aus ihrem vielfältigen Spektrum zu gewinnen und dadurch einen höheren Wirkungsgrad zu erzielen. Heutzutage verfügbare Solarzellen sind durch ihren Wirkungsgrad begrenzt, der nur 15–22 Prozent beträgt.
Eine am 3. Juli in . veröffentlichte Studie Natur hat gezeigt, wie Silizium Solar- Die Zelleffizienz könnte durch Anwendung eines Effekts namens Singulett-Exzitonenspaltung auf bis zu 35 Prozent gesteigert werden. Bei diesem Effekt kann ein einzelnes Lichtteilchen (Photon) zwei Elektron-Loch-Paare erzeugen, im Gegensatz zu nur einem. Die Spaltung einzelner Exzitonen wird seit ihrer Entdeckung in den 1970er Jahren in vielen Materialien beobachtet. Ziel der aktuellen Studie war es, diesen Effekt erstmals in eine praktikable Umsetzung umzusetzen Solar- Zelle.
Forscher übertrugen den Einzel-Exzitonen-Spaltungseffekt von Tetracen – einem bekannten Material, das ihn aufweist – auf kristallines Silizium. Dieses Material Tetracen ist ein Kohlenwasserstoff bio Halbleiter. Die Übertragung wurde erreicht, indem eine zusätzliche dünne Schicht Hafniumoxynitrid (8 Angström) zwischen der excitonischen Tetracenschicht und dem Silizium platziert wurde Solar- Zelle und deren Kopplung.
Diese winzige Hafniumoxynitridschicht fungierte als Brücke und ermöglichte die Erzeugung hochenergetischer Photonen in der Tetracenschicht, die dann in der Siliziumzelle die Freisetzung von zwei Elektronen anstelle der üblichen Elektronen auslöste. Diese Sensibilisierung von Silizium Solar- Die Zelle reduzierte Thermalisierungsverluste und ermöglichte eine bessere Lichtempfindlichkeit. Die Energieabgabe des Solar- Zellen verdoppelten sich, da mehr Leistung aus den grünen und blauen Teilen des Spektrums erzeugt wurde. Dies kann die Effizienz steigern Solar- Zellen auf bis zu 35 Prozent. Die Technologie unterscheidet sich von den Tandem-Solarzellen dadurch, dass sie dem Silizium lediglich mehr Strom zuführt, ohne zusätzliche Zellen hinzuzufügen.
Die aktuelle Studie hat improvisierte Singulett-Fission-Silizium-Solarzellen gezeigt, die einen erhöhten Wirkungsgrad aufweisen und somit die Gesamtenergieerzeugungskosten der Solartechnologie senken können.
***
{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}
Quelle (n)
Einzinger, M. et al. 2019. Sensibilisierung von Silizium durch Singulett-Exzitonenspaltung in Tetracen. Natur. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
