MIT-ის მეცნიერებმა არსებული სილიკონის სენსიბილიზაცია მოახდინეს მზის უჯრედები სინგლეტ-ექსიტონის დაშლის მეთოდით. ამან შეიძლება გაზარდოს ეფექტურობა მზის უჯრედები 18 პროცენტიდან 35 პროცენტამდე, რითაც გაორმაგდება ენერგიის გამომუშავება, რითაც ამცირებს მზის ტექნოლოგიების ხარჯებს.
აუცილებელი ხდება წიაღისეულ საწვავზე დამოკიდებულების შემცირება და მდგრადი მომავლის ტექნოლოგიების შექმნა. მზის ენერგია არის განახლებადი წყარო ენერგიის სადაც მზის სინათლე გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად. მზის უჯრედები ყველაზე ხშირად დამზადებულია სილიკონისგან, რომელიც იყენებს ფოტოელექტრო პროცესს ტრანსფორმაციისთვის მზის ელექტროენერგიაში. ასევე დაპროექტებულია ტანდემური უჯრედები, რომლებიც, როგორც წესი, მოიცავს პეროვსკის უჯრედებს, სადაც ყველა მონაკვეთი მზის უჯრედებს შეუძლიათ აღკაზმულობა მზის ენერგია მისი მრავალფეროვანი სპექტრიდან და, შესაბამისად, აქვს უფრო მაღალი ეფექტურობა. დღეს ხელმისაწვდომი მზის ელემენტები შეზღუდულია მათი ეფექტურობით, რომელიც მხოლოდ 15-22 პროცენტია.
კვლევა გამოქვეყნდა 3 ივლისს ქ ბუნება აჩვენა როგორ სილიკონი მზის უჯრედის ეფექტურობა შეიძლება გაიზარდოს 35 პროცენტამდე, ეფექტის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება ერთიანი ექსციტონის გაყოფა. ამ ეფექტში სინათლის ერთ ნაწილაკს (ფოტონს) შეუძლია წარმოქმნას ორი ელექტრონულ ხვრელის წყვილი მხოლოდ ერთისგან განსხვავებით. 1970-იან წლებში აღმოჩენის შემდეგ ბევრ მასალაში შეიმჩნევა ერთი ეგზიტონის გაყოფა. მიმდინარე კვლევა მიზნად ისახავდა ამ ეფექტის პირველად გადატანას სიცოცხლისუნარიანად მზის საკანში.
მკვლევარებმა გადაიტანეს ტეტრაცენიდან - ცნობილი მასალისგან - კრისტალურ სილიციუმში ერთი ექსციტონის დაშლის ეფექტი. ეს მასალა ტეტრაცენი არის ნახშირწყალბადი ორგანული ნახევარგამტარი. ტრანსფერი მიღწეული იქნა ჰაფნიუმის ოქსინიტრიდის (8 ანგსტრომი) დამატებითი თხელი ფენის მოთავსებით ექსციტონურ ტეტრაცენურ ფენასა და სილიკონს შორის. მზის უჯრედი და მათი შეერთება.
ეს პაწაწინა ჰაფნიუმის ოქსინიტრიდის ფენა მოქმედებდა როგორც ხიდი და შესაძლებელი გახადა მაღალი ენერგიის ფოტონების წარმოქმნა ტეტრაცენის ფენაში, რამაც გამოიწვია ორი ელექტრონის გათავისუფლება სილიკონის უჯრედში ჩვეულებრივისგან განსხვავებით. სილიკონის ეს სენსიბილიზაცია მზის უჯრედმა შეამცირა თერმიზაციის დანაკარგები და უზრუნველყო უკეთესი მგრძნობელობა სინათლის მიმართ. ენერგიის გამომუშავება მზის უჯრედები გაორმაგდა, რადგან მეტი გამომავალი წარმოიქმნა სპექტრის მწვანე და ლურჯი ნაწილებისგან. ამან შეიძლება გაზარდოს ეფექტურობა მზის უჯრედები 35 პროცენტამდე. ტექნოლოგია განსხვავდება ტანდემური მზის უჯრედებისგან, რადგან ის უბრალოდ ამატებს მეტ დენს სილიკონს დამატებითი უჯრედების დამატების გარეშე.
მიმდინარე კვლევამ აჩვენა იმპროვიზირებული ერთჯერადი დაშლის სილიკონის მზის უჯრედები, რომლებსაც შეუძლიათ აჩვენონ გაზრდილი ეფექტურობა და ამით შეამცირონ მზის ტექნოლოგიის მთლიანი ენერგიის გამომუშავების ღირებულება.
***
{შეგიძლიათ წაიკითხოთ ორიგინალური კვლევითი ნაშრომი ციტირებულ წყარო(ებ)ის სიაში ქვემოთ მოცემულ DOI ბმულზე დაწკაპუნებით}
წყარო (ებ) ი
აინზინგერი, მ. და სხვ. 2019 წ. სილიციუმის სენსიბილიზაცია ტეტრაცენში ერთჯერადი ექსციტონის გაყოფით. Ბუნება. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
