Исследователи из Центра передового опыта ARC в области экситонных исследований сделали важное открытие, имеющее важные последствия для будущего проектирования материалов для солнечных элементов.
Команда под руководством профессора Тимоти Шмидта из Университета Нового Южного Уэльса искала способы захвата энергии видимого света, которая в настоящее время тратится впустую из-за ограничений кремния, который может получить доступ только примерно к 25% энергии. солнечный спектр. Чтобы проиллюстрировать это, кремний сам по себе способен использовать примерно половину энергии зеленого света, который является пиком солнечного спектра с точки зрения доступности энергии.
Один из способов уменьшить эти отходы - это разработка материалов, которые можно покрыть поверх кремния, чтобы улавливать часть энергии света, которую кремний не может. Есть надежда, что за счет включения синглетного экситонного деления, процесса, который генерирует два экситона из одного фотона, эффективность кремниевых солнечных элементов может быть повышена более чем на 30%.
Работа, опубликованная в журнале Nature Chemistry, исследует роль короткоживущего (~8 миллиардных долей секунды) возбужденного молекулярного комплекса, называемого эксимером, в делении синглетного экситона, и переворачивает предыдущее представление, демонстрируя, что эти синглетные деления материалы должны избегать образования эксимеров, чтобы достичь полного потенциала в улучшении преобразования фотоэлектрической энергии.
Профессор Шмидт объясняет: «Поскольку мы ищем способы снизить стоимость сбора солнечной энергии, мы должны разрабатывать материалы, которые избегают образования эксимеров».
Синглетное экситонное деление имеет огромные перспективы для повышения эффективности солнечных элементов, но его динамика сложна и недостаточно хорошо изучена. Сравнивая процесс деления, когда он протекает как в прямом, так и в обратном направлении, Шмидт и др. провели удивительно простую проверку теорий механизма деления экситонов», - комментирует профессор Марк А. Бальдо, член Международного научно-консультативного комитета Центра и директор Центра экситоники Массачусетского технологического института.
"Их результат предполагает, что то, что ранее считалось промежуточным звеном в процессе деления, на самом деле может быть источником потерь. При таком понимании Шмидт и др. предлагают новое важное направление в нашем поиске материалов, которые включить солнечные батареи с более высокой эффективностью."