Fotonapetostne celice z učinkovitostjo 132% so ustvarili znanstveniki

Raziskovalni skupini z univerze Aalto je uspelo ustvariti fotovoltaično napravo z zunanjo kvantno učinkovitostjo rekordnih 132%.

Te rekordne številke, ki zvenijo kot znanstvena fantastika, so bile dosežene z uporabo nanostrukturiranega črnega silicija. Torej, poglejmo nekaj več o tem odkritju.

Kako ste dosegli 132-odstotno učinkovitost?

Vzemite fotovoltaično napravo in si predstavljajte, da je njena zunanja kvantna učinkovitost 100-odstotna. To pomeni, da vsak foton svetlobe, ki zadene takšno ploščo, s stoodstotno verjetnostjo izbije elektron.

Nova naprava je torej prva na svetu, katere izkoristek presega prag 100 odstotkov in je enak 132%.

To pomeni, da v povprečju en foton svetlobe izbriše 1,32 elektrona iz materialne strukture. Seveda je nemogoče dobiti 0,32 elektrona, zato je treba takšna števila razumeti na naslednji način: imate 32% možnosti, da z enim fotonom svetlobe izbijete nekaj elektronov hkrati.

Zdi se, da je to po fizikalnih zakonih nemogoče, saj se energija ne jemlje od nikoder. Poglejmo, kako je to postalo mogoče.

Vse je odvisno od tega, kako fotonapetostni materiali na splošno delujejo:

Ko torej foton zadene površino aktivnega materiala, potem je en atom izbit iz atoma. Toda pod določenimi pogoji lahko visokoenergijski foton v celoti izbije dva elektrona hkrati, ne da bi kršil zakone fizike.

Ker so to vedeli, so znanstveniki izdelali napravo, ki uporablja črni silicij kot aktivni material v posebni obliki stožcev in stebrov, ki absorbirajo UV svetlobo. Tako so bili ustvarjeni odlični pogoji za "dvojni izpad" elektronov.

Kakšne so možnosti za izdelek

Črni silicij je edinstven material, ki lahko bistveno izboljša delovanje vseh novih sončnih kolektorjev.

Navsezadnje njegova uporaba bistveno zmanjša takšne negativne dejavnike, kot sta odboj fotonov od naprave in rekombinacija elektronov z "luknjo", ki jih zapustijo v atomu, preden jih zbere vezje.

Znanstveniki so na straneh revije delili rezultate opravljenega dela, ki je bilo preizkušeno na nemškem nacionalnem meroslovnem inštitutu Fizična pregledna pisma.

Hvala, ker ste prebrali do konca in cenili snov.