Odkryto znacznie bardziej wydajne panele słoneczne
Panele słoneczne są dzisiaj wykorzystywane w wielu urządzeniach i produkują prąd na ogromną skalę. Nie są jednak tak efektywne, jak mogłyby być. Na szczęście naukowcom udało się stworzyć panel solarny, który może być znacznie bardziej wydajny od klasycznych rozwiązań.
Podzielić elektron
W typowych panelach solarnych wykonanych z krzemu istnieje określony limit efektywności. Jest on spowodowany głównie przez to, że każdy foton światła może wydobyć pojedynczy elektron, nawet jeśli ten foton ma w sobie dwa razy więcej energii, niż jest mu do tego potrzebne. Naukowcom z MIT i Uniwersytetu w Princeton udało się jednak wytworzyć dwa elektrony zamiast jednego za pomocą wysokoenergetycznego fotonu. To osiągnięcie umożliwi stworzenie nowego rodzaju ogniw słonecznych o wydajności, której dotąd nawet się nie spodziewano.
Podstawowa koncepcja tej technologii była znana od lat, jednak zastosowanie jej w praktyce było bardzo trudnym zadaniem. Kluczem do podziału energii z jednego fotonu na dwa elektrony były materiały, które posiadają "stany wzbudzone", zwane ekscytonami. Jeden z naukowców tłumaczy, że w tego typu materiałach pakiety energii rozprzestrzeniają się jak elektrony w obwodzie, ale z innymi właściwościami. Można je bowiem użyć do zmiany energii, przeciąć na pół lub połączyć ze sobą.
Sprzężyć elektron
Problemem okazało się jednak sprzężenie tej energii w krzemie, czyli materiale, który nie jest ekscytoniczny. Naukowcom udało się znaleźć pośrednie wyjście, dzięki zastosowaniu ekscytonicznej warstwy na materiale zwanym "kropkami kwantowymi". Jest on zarówno ekscytoniczny, jak i nieorganiczny, co okazało się dobrym rozwiązaniem problemu. Kluczem do zastosowania tej technologii jest więc powierzchnia materiału, a nie jego gęstość.
Naukowcy stworzyli następnie pośrednią warstwę z bardzo cienkiego materiału, która została umieszczona między dwoma systemami pozyskiwania energii - krzemowym panelem solarnym i warstwą tetracenu z ekscytonicznymi właściwościami. Skonstruowany w ten sposób panel słoneczny może produkować podwójną ilość energii z promieni słonecznych, co może zwiększyć efektywność paneli z 29.1% do około 35%.
Technologia wymaga jeszcze kilku lat pracy, zanim zacznie być wykorzystywana na skalę przemysłową. W tym czasie naukowcom może się udać także jeszcze bardziej zwiększyć jej wydajność. Nie ma jednak wątpliwości, że udane podzielenie elektronów w panelach solarnych przyczyni się do rozwoju tej popularnej technologii.
Źródło: MIT
