Dramaattista lisäystä aurinkokennoihin

Kaavio 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 nykyisin 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 tetraseenin välisestä rajapinnasta. Se toimii eräänlaisena siltana virittyneille tiloille, mikä edelleen mahdollistaa yksittäisien suurenergisien fotonien käynnistävän 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