Para saintis dari MIT telah memekakan silikon sedia ada suria sel dengan kaedah pembelahan exciton singlet. Ini boleh meningkatkan kecekapan suria sel daripada 18 peratus kepada setinggi 35 peratus sekali gus menggandakan pengeluaran tenaga seterusnya mengurangkan kos teknologi solar.
Ia menjadi penting untuk mengurangkan pergantungan kita kepada bahan api fosil dan membina teknologi untuk masa depan yang mampan. Kuasa solar adalah sumber yang boleh diperbaharui tenaga di mana milik Matahari cahaya ditukarkan kepada tenaga elektrik. Sel suria paling biasa diperbuat daripada silikon yang menggunakan proses fotovoltaik untuk berubah cahaya matahari menjadi elektrik. Sel tandem juga sedang direka bentuk yang secara amnya termasuk sel perovskit di mana setiap bahagian suria sel boleh memanfaatkan milik Matahari tenaga daripada spektrum yang berbeza-beza dan dengan itu mempunyai kecekapan yang lebih tinggi. Sel suria yang ada pada hari ini terhad oleh kecekapannya iaitu hanya 15-22 peratus.
Kajian yang diterbitkan pada 3 Julai di Alam telah menunjukkan bagaimana silikon suria kecekapan sel boleh dinaikkan kepada setinggi 35 peratus dengan menggunakan kesan yang dipanggil pembelahan exciton singlet. Dalam kesan ini, satu zarah cahaya (foton) boleh menghasilkan dua pasangan lubang elektron berbanding hanya satu. Pembelahan exciton tunggal dilihat dalam banyak bahan sejak penemuannya pada tahun 1970-an. Kajian semasa bertujuan untuk menterjemahkan kesan ini buat kali pertama kepada yang berdaya maju suria sel.
Penyelidik memindahkan kesan pembelahan exciton tunggal daripada tetracene - bahan yang diketahui yang mempamerkannya - ke dalam silikon kristal. Bahan tetracene ini ialah hidrokarbon organik semikonduktor. Pemindahan itu dicapai dengan meletakkan lapisan nipis tambahan hafnium oxynitride (8 angstrom) di antara lapisan tetracene excitonic dan silikon suria sel dan menggandingkannya.
Lapisan hafnium oxynitride yang kecil ini bertindak sebagai jambatan dan memungkinkan penjanaan foton tenaga tinggi dalam lapisan tetracene yang kemudiannya mencetuskan pelepasan dua elektron dalam sel silikon berbanding dengan yang biasa. Pemekaan silikon ini suria sel mengurangkan kehilangan haba dan membolehkan kepekaan yang lebih baik kepada cahaya. Keluaran tenaga daripada suria sel meningkat dua kali ganda apabila lebih banyak output dihasilkan daripada bahagian hijau dan biru spektrum. Ini boleh meningkatkan kecekapan suria sel setinggi 35 peratus. Teknologi ini berbeza daripada sel solar tandem kerana ia hanya menambah lebih banyak arus pada silikon tanpa menambah sel tambahan.
Kajian semasa telah menunjukkan sel suria silikon pembelahan singlet yang telah diperbaiki yang boleh mempamerkan peningkatan kecekapan dan dengan itu mengurangkan kos penjanaan tenaga keseluruhan teknologi suria.
***
{Anda boleh membaca kertas penyelidikan asal dengan mengklik pautan DOI yang diberikan di bawah dalam senarai sumber yang dipetik}
Sumber (s)
Einzinger, M. et al. 2019. Pemekaan silikon oleh pembelahan exciton singlet dalam tetracene. alam semula jadi. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
