מדענים מ-MIT עשו רגישות לתאי סיליקון קיימים בשיטת ביקוע סיליקון. זה יכול להגביר את היעילות של תאים סולאריים מ-18 אחוזים עד ל-35 אחוזים ובכך להכפיל את תפוקת האנרגיה ובכך להפחית את עלויות הטכנולוגיה הסולארית.
זה הופך להיות הכרחי להפחית את התלות שלנו בדלקים מאובנים ולבנות טכנולוגיות לעתיד בר קיימא. אנרגיה סולארית הוא מקור מתחדש של אנרגיה שבו אור השמש הופך לאנרגיה חשמלית. תאים סולאריים עשויים לרוב מסיליקון שמשתמש בתהליך פוטו-וולטאי כדי להפוך את אור השמש לחשמל. מתכננים גם תאי טנדם הכוללים בדרך כלל תאי פרוסקיט שבהם כל חלק של התאים הסולאריים יכול לרתום את אנרגיית השמש מהספקטרום המגוון שלה ובכך יש יעילות גבוהה יותר. תאים סולאריים הזמינים כיום מוגבלים על ידי היעילות שלהם שהיא 15-22 אחוז בלבד.
מחקר שפורסם ב-3 ביולי ב טבע הוכיח כיצד סיליקון סולרי ניתן להעלות את יעילות התא עד ל-35 אחוזים על ידי יישום אפקט הנקרא ביקוע סינגל. בהשפעה זו חלקיק אור בודד (פוטון) יכול ליצור שני זוגות אלקטרונים-חורים בניגוד לאחד בלבד. ביקוע אקציטון בודד נראה בחומרים רבים מאז גילויו בשנות ה-1970. המחקר הנוכחי נועד לתרגם את האפקט הזה לראשונה לתא סולארי בר-קיימא.
Researchers transferred single exciton fission effect from tetracene – a known material which exhibits it – into crystalline silicon. This material tetracene is a hydrocarbon אורגני 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.
שכבת הפניום אוקסיניטריד הזעירה הזו פעלה כגשר ואיפשרה יצירת פוטונים באנרגיה גבוהה בשכבת הטטרצין, מה שגרם לאחר מכן לשחרור שני אלקטרונים בתא הסיליקון בניגוד לזה הרגיל. רגישות זו של תא סולרי סיליקון הפחיתה את הפסדי התרמיזציה ואפשרה רגישות טובה יותר לאור. תפוקת האנרגיה של התאים הסולאריים הוכפלה ככל שיותר תפוקה נוצרה מחלקים ירוקים וכחולים של הספקטרום. זה יכול לשפר את היעילות של תאים סולאריים עד ל-35 אחוזים. הטכנולוגיה שונה מתאי השמש הטנדם מכיוון שהיא רק מוסיפה יותר זרם לסיליקון מבלי להוסיף תאים נוספים.
המחקר הנוכחי הוכיח תאים סולאריים סיליקון מאולתרים עם ביקוע סיליקון שיכולים להפגין יעילות מוגברת ובכך להפחית את עלות הפקת האנרגיה הכוללת של טכנולוגיה סולארית.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
איינזינגר, מ' ואח'. 2019. רגישות של סיליקון על ידי ביקוע סיליקון סינגל בטטרצין. טֶבַע. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
