MITの科学者が既存のシリコンを高感度化 太陽 一重項励起子分裂法による細胞の作製。これにより、効率を向上させることができます 太陽 セルの使用率が 18 パーセントから最大 35 パーセントになり、エネルギー出力が XNUMX 倍になり、太陽光発電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 コラボレー サンズ 光は電気エネルギーに変換されます。 太陽電池 最も一般的にはシリコンで作られており、光起電力プロセスを使用して変換します。 日光 電気に。タンデムセルも設計されており、これには一般にペロブスカイトセルが含まれており、 太陽 細胞は利用できる サンズ さまざまなスペクトルからエネルギーを取り出すため、効率が高くなります。現在入手可能な太陽電池の効率はわずか 15 ～ 22% に制限されています。
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 一重項励起子分裂と呼ばれる効果を適用することで、セル効率を 35% まで高めることができます。この効果では、単一の光の粒子 (光子) が、電子と正孔のペアを 1970 つだけ生成するのではなく、XNUMX つ生成することができます。単一励起子の分裂は、XNUMX 年代に発見されて以来、多くの物質で見られています。現在の研究は、この効果を初めて実行可能なものに変換することを目的としています。 太陽 セル。
研究者らは、単一励起子分裂効果を示す既知の材料であるテトラセンから結晶シリコンにその効果を転写しました。このテトラセンという物質は炭化水素です オーガニック 半導体。転写は、励起子テトラセン層とシリコンの間に酸窒化ハフニウムの追加の薄い層（8オングストローム）を配置することによって達成されました。 太陽 セルとそれらを結合します。
この小さな酸窒化ハフニウム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、シリコンセル内で通常とは対照的に 2 つの電子の放出を引き起こします。このシリコンの感光性は、 太陽 セルにより熱損失が低減され、光に対する感度が向上しました。のエネルギー出力は、 太陽 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ため、セルは 2 倍になりました。これにより、効率を向上させることができます。 太陽 セルの最大 35% まで増加します。この技術は、セルを追加せずにシリコンにさらに多くの電流を加えるだけであるため、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
