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Cellule solaire à fission singulet : un moyen efficace de convertir la lumière du soleil en électricité

Des scientifiques du MIT ont sensibilisé le silicium existant solaire cellules par la méthode de fission par exciton singulet. Cela peut augmenter l'efficacité de solaire cellules de 18 pour cent jusqu'à 35 pour cent, doublant ainsi la production d'énergie et réduisant ainsi les coûts de la technologie solaire.

Il devient impératif de réduire notre dépendance aux combustibles fossiles et de développer des technologies pour un avenir durable. Énergie solaire est une source renouvelable de énergie De Soleil la lumière est convertie en énergie électrique. Cellules solaires sont le plus souvent constitués de silicium qui utilise un processus photovoltaïque pour transformer soleil en électricité. Des cellules tandem sont également conçues, qui comprennent généralement des cellules à pérovskites dans lesquelles chaque section du solaire les cellules peuvent exploiter Soleil l'énergie de son spectre varié et ont ainsi une efficacité plus élevée. Les cellules solaires disponibles aujourd'hui sont limitées par leur efficacité qui n'est que de 15 à 22 pour cent.

Une étude publiée le 3 juillet dans Nature a démontré comment le silicium solaire l'efficacité des cellules pourrait être augmentée jusqu'à 35 pour cent en appliquant un effet appelé fission de l'exciton singulet. Dans cet effet, une seule particule de lumière (photon) peut générer deux paires électron-trou au lieu d’une seule. La fission à exciton unique est observée dans de nombreux matériaux depuis sa découverte dans les années 1970. La présente étude visait à traduire cet effet pour la première fois en une solution viable. solaire cellule.

Les chercheurs ont transféré l’effet de fission d’un exciton unique du tétracène – un matériau connu qui le présente – au silicium cristallin. Ce matériau tétracène est un hydrocarbure biologique semi-conducteur. Le transfert a été réalisé en plaçant une fine couche supplémentaire d'oxynitrure de hafnium (8 angström) entre la couche de tétracène excitonique et le silicium. solaire cellule et les coupler.

Cette minuscule couche d'oxynitrure d'hafnium a agi comme un pont et a permis la génération de photons de haute énergie dans la couche de tétracène qui ont ensuite déclenché la libération de deux électrons dans la cellule de silicium, contrairement à l'habituel. Cette sensibilisation du silicium solaire La cellule a réduit les pertes de thermalisation et a permis une meilleure sensibilité à la lumière. La production d'énergie du solaire les cellules ont doublé à mesure que davantage de sorties étaient générées à partir des parties vertes et bleues du spectre. Cela peut améliorer l’efficacité de solaire cellules jusqu'à 35 pour cent. La technologie diffère des cellules solaires tandem car elle ajoute simplement plus de courant au silicium sans ajouter de cellules supplémentaires.

La présente étude a démontré des cellules solaires improvisées en silicium à fission singulet qui peuvent présenter des rendements accrus et ainsi réduire le coût global de production d'énergie de la technologie solaire.

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{Vous pouvez lire le document de recherche original en cliquant sur le lien DOI ci-dessous dans la liste des sources citées}

Sources)

Einzinger, M. et al. 2019. Sensibilisation du silicium par fission d'excitons singulet dans le tétracène. La nature. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4

Équipe SCIEU
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