MITの科学者たちは、一重項励起子核分裂法によって既存のシリコン太陽電池を増感しました。 これにより、太陽電池の効率が18％から35％にまで向上し、エネルギー出力がXNUMX倍になり、ソーラー技術のコストが削減されます。
化石燃料への依存を減らし、持続可能な未来のための技術を構築することが不可欠になりつつあります。 太陽光発電 の再生可能な資源です エネルギー ここで、太陽の光は電気エネルギーに変換されます。 太陽電池 最も一般的には、太陽光発電プロセスを使用して太陽光を電気に変換するシリコンでできています。 太陽電池のすべてのセクションがそのさまざまなスペクトルからの太陽のエネルギーを利用できるため、より高い効率を持つペロブスカイト電池を一般的に含むタンデム電池も設計されています。 現在利用可能な太陽電池は、わずか15〜22パーセントの効率によって制限されています。
3月XNUMX日に公開された研究 自然 シリコンがどのように 太陽 一重項励起子核分裂と呼ばれる効果を適用することにより、細胞効率を35パーセントまで上げることができます。 この効果では、単一の光粒子（光子）が1970つだけではなく、XNUMXつの電子正孔対を生成できます。 単一励起子分裂は、XNUMX年代の発見以来、多くの材料で見られます。 現在の研究は、この効果を初めて実行可能な太陽電池に変換することを目的としていました。
Researchers transferred single exciton fission effect from tetracene – a known material which exhibits it – into crystalline silicon. This material tetracene is a hydrocarbon オーガニック semiconductor. The transfer was achieved by placing an additional thin layer of hafnium oxynitride (8 angstrom) between excitonic tetracene layer and silicon solar cell and coupling them.
この小さなハフニウム酸窒化物層はブリッジとして機能し、テトラセン層での高エネルギー光子の生成を可能にし、通常の電子とは対照的に、シリコンセルで35つの電子の放出を引き起こしました。 このシリコン太陽電池の増感により、熱化損失が減少し、光に対する感度が向上しました。 スペクトルの緑と青の部分からより多くの出力が生成されると、太陽電池のエネルギー出力はXNUMX倍になりました。 これにより、太陽電池の効率をXNUMX％まで高めることができます。 この技術は、セルを追加せずにシリコンに電流を追加するだけであるため、タンデム太陽電池とは異なります。
現在の研究では、効率の向上を示し、ソーラー技術の全体的なエネルギー生成コストを削減できる、即興の一重項分裂シリコン太陽電池が実証されています。
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ソース
Einzinger、M。etal。 2019.テトラセンの一重項励起子分裂によるシリコンの増感。 自然。 571。 https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
