“To-til-en”-aftale om elektroner for at øge solcelleeffektiviteten

En undersøgelse udført af University of California (UC) – Riverside foreslår en innovativ metode til at øge effektiviteten af ​​kommercielle solceller til over 30%.

Processen, kendt som “singlet fission”, tillader den elektriske ladning produceret af højenergilys at fordoble. Dette forskningsområde er også blevet avanceret af MIT og University of Cambridge.

De mest brugte solceller er lavet af krystallinsk silicium. De genererer elektricitet ved at absorbere al energien i en lyspakke (kaldet en “foton”) og omdanne den til en elektron. Disse genererede elektroner lægges derefter sammen til den elektricitet, der udvindes af en solcelle. Imidlertid har fotoner forskellige mængder energi afhængigt af lysets bølgelængde (eller “farve”) og kan kun absorberes af silicium, hvis deres energi er over en nedre grænse kaldet “båndgab-energi”. Og for at gøre tingene værre, kan overskydende energi over “båndgabet”, som en foton besidder, ikke bruges til at skabe andre elektroner og spildes i form af varme. Indtil nu.

Det specielle ved singlet fission er, at processen tillader skabelsen af ​​to elektroner for hver højenergifoton. Dette fordobler effektivt den potentielle elektricitet, der genereres af højenergidele af lysspektret, hvilket giver mulighed for mere effektiv solenergiproduktion. Indledende estimater fra UC Riverside tyder på, at singlet fission “har potentialet til at øge effektiviteten af ​​solceller med op til 30 %.” Christopher Bardeen, en professor i kemi ved UC Riverside, bemærkede, at “(nyligt arbejde) allerede har vist en organisk fotovoltaisk celle med en ekstern kvanteeffektivitet på mere end 100 procent baseret på denne effekt.” Det kan være muligt at replikere denne effekt i (silicium -solceller) og bruge det til at øge deres effektivitet.”

Forskningen er stadig på et meget tidligt stadie og bliver stadig forstået på et grundlæggende niveau. I øjeblikket er det langt fra en kommerciel anvendelse, men det er bestemt en teknik, man skal være opmærksom på i fremtidige PV-udviklinger.

De materialer, der i øjeblikket bruges til at detektere singlet fission, er billige organiske forbindelser og forventes ikke at øge produktionsomkostningerne for PV væsentligt. En stigning på 30 % i celleeffektiviteten ville resultere i en reduktion i PV-modulomkostningerne på omkring 25 % og en reduktion i systemomkostningerne, hvilket alt sammen er gode nyheder for australske PV-forbrugere, der ønsker at betale mindre for deres PV-systemer.

Top billedkredit: videnskab dagligt