Dramaattista lisäystä aurinkokennoihin

26.07.2019

MIT-enemman-irti-pii-aurinkokennoista-300-t.jpgKaavio kuvaa singlet-fissio -prosessia, joka on ensimmäinen askel kohti kahden elektronin tuottamista yhdestä sisääntulevasta valon fotonista.

Menetelmä kahden elektronin keräämiseksi kustakin fotonista voisi rikkoa teoreettisen aurinkokennojen tehokkuusrajan.

Tavanomaisilla piikennoilla on absoluuttinen teoreettinen maksimaalinen muuntotehokkuus noin 29,1 prosenttia.

Mutta nyt, MIT:n tutkijoiden johdolla on osoitettu menetelmä, jolla saadaan korkean energian fotoneja iskemään piistä liikkeelle kaksi elektronia nykyisen saatavan yhden sijasta. Näin avautuisi ovi uudentyyppiselle aurinkokennolle, jolla on suurempi tehokkuus kuin on ajateltu olevan mahdollista.

Tämän uuden teknologian peruskäsite on ollut tiedossa jo vuosikymmeniä ja sellainen on jo osoitettukin toimivan orgaanisessa aurinkokennossa. Mutta menetelmän toteuttaminen pii-aurinkokennoon on ollut työn takana.

Avain yhden fotonin energian jakamiseksi kahteen elektroniin on mahdollista luokassa materiaaleja, joilla voi esiintyä eksitoneja. Pii ei ole tällainen materiaali.

Nyt tehty tutkimus osoitti, että näiden energiansiirtojen avain on materiaalin pinnassa, ei bulkkimateriaalissa. Avain löytyi lopulta ohuesta piikennon ja tetraaseenin välisestä rajapinnasta. Se toimii eräänlaisena siltana virittyneille tiloille, mikä edelleen mahdollistaa yksittäisien suurenergiset fotonien käynnistivät kahden elektronin vapautumisen piikennossa.

Tämä tuottaa kaksinkertaisen energiamäärän, joka on tuotettu tietyllä auringonvalon määrällä spektrin sinisellä ja vihreällä osalla.

Kaiken kaikkiaan tämä voisi lisätä aurinkokennon tuottamaa tehoa - teoreettisesta maksimista 29,1 prosentista ja enintään noin 35 prosenttiin.

”Meidän on vielä optimoitava piikennoja tähän prosessiin sopiviksi”, toteavat tutkija MIT:n tiedotteessa. On myös tehtävä työtä kestävyyden parantamiseksi. Kaiken kaikkiaan kaupalliset sovellukset ovat luultavasti vielä muutaman vuoden päässä, kertovat tutkijat.

Aiheesta aiemmin:

Kuumia elektroneja ja jakautuneita eksitoneja

Hybridit tehostavat aurinkokennoja

20.11.2019Keinotekoiset lehdet tuottavat kaasua ja nesteitä
18.11.2019Fotonikytkin CMOS-piireille
15.11.2019Parempia langattomia anturitekniikoita
13.11.2019Uudenlaisia fotonisia nestekiteitä
12.11.2019Onnistumisia orgaanisissa
11.11.2019Kohti älykkäitä mikrorobotteja
09.11.2019Suomen suurin valtti kybersodassa on luottamus
08.11.2019Jäähdytystekniikkaa 3D-elektroniikalle vaikka avaruuteen
07.11.2019Uusia tiloja grafeenin taikakulmassa
06.11.2019Kohti antiferromagneettisia muisteja

Siirry arkistoon »