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