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Singulett-Fission-Solarzelle: Eine effiziente Möglichkeit, Sonnenlicht in Strom umzuwandeln

Scientists from MIT have sensitized existing silicon Solar- cells by singlet exciton fission method. This can increase efficiency of Solar- cells from 18 percent to as high as 35 percent thus doubling energy output thereby reducing costs of solar technology.

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 light is converted into electrical energy. Solarzellen are most commonly made of silicon which uses photovoltaic process to transform Sonnenlicht into electricity. Tandem cells are also being designed which generally include perovskites cells where every section of the Solar- cells can harness Sonne energy from its varied spectrum and thus have higher efficiency. Solar cells available today are limited by their efficiency which is just 15-22 percent.

Eine am 3. Juli in . veröffentlichte Studie Natur hat gezeigt, wie Silizium Solar- cell efficiencies could be raised to as high as 35 percent by applying an effect called singlet exciton fission. In this effect a single particle of light (photon) can generate two electron-hole pairs as opposed to only one. Single exciton fission is seen in many materials since its discovery in the 1970s. The current study aimed to translate this effect for the first time into a viable 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 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.

This tiny hafnium oxynitride layer acted as a bridge and made possible the generation of high energy photons in the tetracene layer which then triggered release of two electrons in the silicon cell as opposed to the usual one. This sensitization of silicon Solar- cell reduced thermalization losses and enabled better sensitivity to light. The energy output of the Solar- cells doubled as more output was generated from green and blue parts of the spectrum. This can enhance the efficiency of Solar- cells to as high as 35 percent. The technology differs from the tandem solar cells as it just adds more current to the silicon without adding additional cells.

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

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