REKLÁM

Singlet-fission napelem: hatékony módszer a napfény elektromos árammá alakítására

Az MIT tudósai szingulett exciton hasadásos módszerrel érzékenyítették a meglévő szilícium napelemeket. Ez a napelemek hatékonyságát 18 százalékról akár 35 százalékra is növelheti, így megduplázódik az energiakibocsátás, csökkentve a napelemes technológia költségeit.

Elengedhetetlenné válik, hogy csökkentsük a fosszilis tüzelőanyagoktól való függőségünket, és technológiákat építsünk ki a fenntartható jövő érdekében. Napenergia megújuló forrása energia ahol a Nap fénye elektromos energiává alakul. Napelemek leggyakrabban szilíciumból készülnek, amely fotovoltaikus eljárással alakítja át a napfényt elektromos árammá. Tandemcellákat is terveznek, amelyek általában perovszkit cellákat tartalmaznak, ahol a napelemek minden része képes hasznosítani a Nap energiáját a különféle spektrumából, és így nagyobb hatásfokkal rendelkezik. A manapság elérhető napelemek hatásfoka csak 15-22 százalékos.

Egy tanulmány, amelyet július 3-án tettek közzé Természet bemutatta, hogyan szilícium nap a sejtek hatékonysága akár 35 százalékra is növelhető a szingulett exciton hasadásnak nevezett effektus alkalmazásával. Ebben a hatásban egyetlen fényrészecske (foton) két elektron-lyuk párt tud létrehozni, szemben csak egy. Az 1970-es években történt felfedezése óta az egyszeri exciton hasadás számos anyagban látható. A jelenlegi tanulmány célja volt, hogy ezt a hatást először életképes napelemké alakítsa át.

A kutatók a tetracénből – egy ismert anyagból – kristályos szilíciumba vitték át az egyszeres exciton hasadási hatást. Ez az anyag, a tetracén egy szerves szénhidrogén félvezető. Az átvitelt úgy értük el, hogy egy további vékony hafnium-oxinitridet (8 angström) helyeztek az excitonos tetracén réteg és a szilícium napelem közé, és összekapcsolták őket.

Ez az apró hafnium-oxinitrid réteg hídként működött, és lehetővé tette a nagy energiájú fotonok képződését a tetracénrétegben, amelyek aztán két elektron felszabadulását váltották ki a szilíciumcellában, a szokásostól eltérően. A szilícium napelem érzékenyítése csökkentette a termikus veszteségeket és jobb fényérzékenységet tett lehetővé. A napelemek energiakibocsátása megduplázódott, mivel a spektrum zöld és kék részei több teljesítményt generáltak. Ez akár 35 százalékra is növelheti a napelemek hatékonyságát. A technológia eltér a tandem napelemektől, mivel csak több áramot ad a szilíciumhoz anélkül, hogy további cellákat adna hozzá.

A jelenlegi tanulmány improvizált, szimpla hasadású szilícium napelemeket mutatott be, amelyek megnövekedett hatékonyságot mutatnak, és így csökkenthetik a napenergia-technológia általános energiatermelési költségét.

***

{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}

Forrás (ok)

Einzinger, M. et al. 2019. A szilícium szenzitizálása szingulett exciton hasadással tetracénben. Természet. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4

SCIEU csapat
SCIEU csapathttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Jelentős előrelépések a tudományban. Hatás az emberiségre. Inspiráló elmék.

Iratkozzon fel hírlevelünkre

A legfrissebb hírekkel, ajánlatokkal és külön értesítésekkel kell frissíteni.

Legnépszerűbb cikkek

Emlékezés Stephen Hawkingra

''Bármilyen nehéznek is tűnik az élet, mindig van valami...

A Leonard-üstökös (C/2021 A1) december 12-én szabad szemmel is láthatóvá válhat...

A 2021-ben felfedezett számos üstökös közül a C/2021...

Proteus: Az első nem vágható anyag

A grapefruit 10 m-ről való szabadesése nem károsítja...
- Reklám -
94,873VentilátorokMint
47,763KövetőKövesse
1,772KövetőKövesse
30ElőfizetőkFeliratkozás