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Cella solare a fissione singola: un modo efficiente per convertire la luce solare in elettricità

Gli scienziati del MIT hanno sensibilizzato il silicio esistente solare cellule mediante il metodo della fissione degli eccitoni singoletti. Ciò può aumentare l'efficienza di solare celle dal 18% fino al 35%, raddoppiando così la produzione di energia e riducendo così i costi della tecnologia solare.

Sta diventando imperativo ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili e costruire tecnologie per un futuro sostenibile. Energia solare è una fonte rinnovabile di energia where Sun's la luce viene convertita in energia elettrica. Celle solari sono più comunemente costituiti da silicio che utilizza il processo fotovoltaico per trasformarsi luce del sole in elettricità. Sono in fase di progettazione anche celle tandem che generalmente includono celle di perovskiti in cui ogni sezione del solare le cellule possono sfruttare Sun's energia dal suo vario spettro e quindi avere una maggiore efficienza. Le celle solari oggi disponibili sono limitate dalla loro efficienza che è solo del 15-22%.

Uno studio pubblicato il 3 luglio in Natura ha dimostrato come il silicio solare l'efficienza cellulare potrebbe essere aumentata fino al 35% applicando un effetto chiamato fissione dell'eccitone singoletto. In questo effetto una singola particella di luce (fotone) può generare due coppie elettrone-lacuna anziché una sola. La fissione del singolo eccitone è stata osservata in molti materiali sin dalla sua scoperta negli anni '1970. Lo studio attuale mirava a tradurre questo effetto per la prima volta in una fattibilità solare cella.

I ricercatori hanno trasferito l'effetto di fissione del singolo eccitone dal tetracene, un materiale noto che lo manifesta, al silicio cristallino. Questo materiale tetracene è un idrocarburo biologico semiconduttore. Il trasferimento è stato ottenuto posizionando un ulteriore sottile strato di ossinitruro di afnio (8 angstrom) tra lo strato di tetracene eccitonico e il silicio solare cella e accoppiandoli.

Questo minuscolo strato di ossinitruro di afnio ha agito come un ponte e ha reso possibile la generazione di fotoni ad alta energia nello strato di tetracene che hanno poi innescato il rilascio di due elettroni nella cella di silicio invece del solito. Questa sensibilizzazione del silicio solare la cella ha ridotto le perdite di termalizzazione e ha consentito una migliore sensibilità alla luce. La produzione di energia del solare le celle raddoppiavano man mano che veniva generato più output dalle parti verdi e blu dello spettro. Ciò può migliorare l'efficienza di solare cellule fino al 35%. La tecnologia differisce dalle celle solari tandem poiché aggiunge semplicemente più corrente al silicio senza aggiungere ulteriori celle.

L'attuale studio ha dimostrato celle solari improvvisate al silicio a fissione che possono mostrare una maggiore efficienza e quindi ridurre il costo complessivo di generazione di energia della tecnologia solare.

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{Puoi leggere il documento di ricerca originale facendo clic sul collegamento DOI indicato di seguito nell'elenco delle fonti citate}

Fonte (s)

Einzinger, M. et al. 2019. Sensibilizzazione del silicio mediante fissione dell'eccitone singoletto in tetracene. Natura. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4

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