מדענים מ-MIT עשו רגישות לסיליקון הקיים סולרי תאים בשיטת ביקוע סינגל. זה יכול להגביר את היעילות של סולרי תאים מ-18 אחוזים עד ל-35 אחוזים ובכך מכפילים את תפוקת האנרגיה ובכך מפחיתים 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 איפה שמש האור הופך לאנרגיה חשמלית. תאים סולאריים עשויים לרוב מסיליקון שמשתמש בתהליך פוטו-וולטאי כדי להפוך אור שמש לתוך חשמל. מתכננים גם תאים טנדם הכוללים בדרך כלל תאי perovskites שבהם כל קטע של סולרי תאים יכולים לרתום שמש אנרגיה 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-חור בניגוד לאחד בלבד. ביקוע אקציטון בודד נראה בחומרים רבים מאז גילויו בשנות ה-1970. מטרת המחקר הנוכחי הייתה לתרגם את ההשפעה הזו בפעם הראשונה לכדי קיימא סולרי תא.
חוקרים העבירו אפקט ביקוע של אקסיטון יחיד מטטראצן - חומר ידוע שמציג זאת - לסיליקון גבישי. חומר זה טטרצין הוא פחמימן אורגני מוֹלִיך לְמֶחֱצָה. ההעברה הושגה על ידי הנחת שכבה דקה נוספת של הפניום אוקסיניטריד (8 אנגסטרם) בין שכבת טטרצין אקציטונית לסיליקון סולרי תא והצמדתם.
שכבת הפניום אוקסיניטריד הזעירה הזו פעלה כגשר ואיפשרה יצירת פוטונים באנרגיה גבוהה בשכבת הטטרצין, אשר גררה אז שחרור של שני אלקטרונים בתא הסיליקון בניגוד לזה הרגיל. רגישות זו של סיליקון סולרי התא הפחית את הפסדי התרמיזציה ואיפשר רגישות טובה יותר לאור. תפוקת האנרגיה של סולרי תאים הוכפלו ככל שהופק יותר פלט מחלקים ירוקים וכחולים של הספקטרום. זה יכול לשפר את היעילות של סולרי תאים עד ל-35 אחוזים. הטכנולוגיה שונה מתאי השמש הטנדם שכן היא 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
