MIT-ի գիտնականները զգայունացրել են գոյություն ունեցող սիլիցիումային արևային բջիջները սինգլ էկցիտոնային տրոհման մեթոդով: Սա կարող է բարձրացնել արևային մարտկոցների արդյունավետությունը 18 տոկոսից մինչև 35 տոկոս՝ այդպիսով կրկնապատկելով էներգիայի արտադրությունը՝ դրանով իսկ նվազեցնելով արևային տեխնոլոգիայի ծախսերը:
Հրամայական է դառնում հանածո վառելիքից մեր կախվածությունը նվազեցնելը և կայուն ապագայի համար տեխնոլոգիաներ կառուցելը: Արևային էներգիա վերականգնվող աղբյուր է էներգիա որտեղ Արեգակի լույսը վերածվում է էլեկտրական էներգիայի։ Արեգակնային բջիջներ առավել հաճախ պատրաստված են սիլիցիումից, որն օգտագործում է ֆոտոգալվանային պրոցես՝ արևի լույսը էլեկտրականության վերածելու համար: Նախագծվում են նաև տանդեմ բջիջներ, որոնք սովորաբար ներառում են պերովսկիտային բջիջներ, որտեղ արևային մարտկոցների յուրաքանչյուր հատված կարող է օգտագործել Արեգակի էներգիան իր բազմազան սպեկտրից և այդպիսով ունենալ ավելի բարձր արդյունավետություն: Այսօր հասանելի արևային մարտկոցները սահմանափակված են դրանց արդյունավետությամբ, որը կազմում է ընդամենը 15-22 տոկոս:
Հուլիսի 3-ին հրապարակված հետազոտությունը բնություն ցույց է տվել, թե ինչպես է սիլիկոն արեգակնային Բջիջների արդյունավետությունը կարող է բարձրացվել մինչև 35 տոկոս՝ կիրառելով էֆեկտ, որը կոչվում է սինգլ էքսիտոնի տրոհում: Այս էֆեկտի դեպքում լույսի մեկ մասնիկը (ֆոտոն) կարող է առաջացնել երկու էլեկտրոն-անցք զույգ՝ ի տարբերություն միայն մեկի: Մեկ էքսիտոնի տրոհումը նկատվում է շատ նյութերում 1970-ական թվականներին դրա հայտնաբերումից հետո: Ընթացիկ ուսումնասիրությունը նպատակ ուներ այս էֆեկտն առաջին անգամ վերածել կենսունակ արևային մարտկոցի:
Հետազոտողները բյուրեղային սիլիցիում են տեղափոխել մեկ էքսիտոնի տրոհման էֆեկտը տետրացենից՝ հայտնի նյութից, որն այն ցուցադրում է: Այս նյութը tetracene-ը ածխաջրածնային օրգանական կիսահաղորդիչ է: Փոխանցումն իրականացվել է հաֆնիումի օքսինիտրիդի լրացուցիչ բարակ շերտը (8 անգստրոմ) էքսցիտոնիկ տետրացեն շերտի և սիլիկոնային արևային մարտկոցի միջև դնելով և դրանք միացնելով:
Հաֆնիումի օքսինիտրիդի այս փոքրիկ շերտը կամուրջի դեր կատարեց և հնարավոր դարձրեց բարձր էներգիայի ֆոտոնների գեներացում տետրացեն շերտում, որն այնուհետև սիլիցիումի բջիջում երկու էլեկտրոնի ազատման պատճառ դարձավ, ի տարբերություն սովորականի: Սիլիկոնային արևային մարտկոցի այս զգայունացումը նվազեցրեց ջերմացման կորուստները և հնարավորություն տվեց ավելի լավ զգայունություն ունենալ լույսի նկատմամբ: Արեգակնային մարտկոցների էներգիայի արտադրությունը կրկնապատկվել է, քանի որ ավելի շատ ելք է գոյացել սպեկտրի կանաչ և կապույտ մասերից: Սա կարող է բարձրացնել արևային մարտկոցների արդյունավետությունը մինչև 35 տոկոս: Տեխնոլոգիան տարբերվում է տանդեմ արևային մարտկոցներից, քանի որ այն պարզապես ավելացնում է ավելի շատ հոսանք սիլիցիումին՝ առանց լրացուցիչ բջիջներ ավելացնելու:
Ընթացիկ ուսումնասիրությունը ցույց է տվել իմպրովիզացված միակողմանի տրոհման սիլիկոնային արևային բջիջներ, որոնք կարող են ցույց տալ բարձր արդյունավետություն և այդպիսով նվազեցնել արևային տեխնոլոգիայի էներգիայի արտադրության ընդհանուր արժեքը:
***
{Դուք կարող եք կարդալ հետազոտական հոդվածի բնօրինակը` սեղմելով ներքևում նշված DOI հղումը` մեջբերված աղբյուրների ցանկում:}
Աղբյուրը (ներ)
Einzinger, M. et al. 2019. Սիլիցիումի սենսիտիզացիա տետրացենում սինգլ էկցիտոնային տրոհմամբ: Բնություն. 571 թ. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4