Fysikere udvikler nyt solcelledesign for bedre effektivitet
Fysikere ved Paderborn Universitet har brugt komplekse computersimuleringer til at udvikle et nyt design til væsentligt mere effektive solceller end tidligere tilgængelig. Et tyndt lag organisk materiale, kendt som tetracen, er ansvarlig for stigningen i effektiviteten. Resultaterne er nu blevet offentliggjort i Physical Review Letters.
"Den årlige energi fra solstråling på Jorden udgør over en billion kilowatttimer og overstiger dermed det globale energibehov med mere end 5.000 gange. Solcelleanlæg, det vil sige produktionen af elektricitet fra sollys, tilbyder derfor et stort og stadig stort set uudnyttet potentiale for forsyningen af ren og vedvarende energi Siliciumsolceller, der bruges til dette formål, dominerer i øjeblikket markedet, men har effektivitetsgrænser," forklarer prof. Dr. Wolf Gero Schmidt, fysiker og dekan for det naturvidenskabelige fakultet ved Paderborn Universitet. En grund til dette er, at noget af energien fra kortbølget stråling ikke omdannes til elektricitet, men til uønsket varme.
Schmidt forklarer:"For at øge effektiviteten kan siliciumsolcellen forsynes med et organisk lag, for eksempel lavet af halvlederen tetracen. Kortbølget lys absorberes i dette lag og omdannes til højenergielektroniske excitationer, så -kaldte excitoner. Disse excitoner henfalder i tetracen til to lavenergi-excitationer, hvis disse excitationer med succes kan overføres til siliciumsolcellen, kan de effektivt omdannes til elektricitet og øge det samlede udbytte af brugbar energi.>
Afgørende gennembrud for hurtig energioverførsel
Excitationsoverførslen af tetracen til silicium bliver undersøgt af Schmidts team ved hjælp af komplekse computersimuleringer på Paderborn Center for Parallel Computing (PC2), universitetets højtydende computercenter. Et afgørende gennembrud er nu opnået:I et fælles studie med Dr. Marvin Krenz og Prof. Dr. Uwe Gerstmann, begge fra Paderborn Universitet, har forskerne vist, at særlige defekter i form af umættede kemiske bindinger i grænsefladen mellem tetracenet film og solcellen accelererer excitonoverførslen dramatisk.
Schmidt bemærker, "Sådanne defekter opstår under desorptionen af brint og forårsager elektroniske grænsefladetilstande med fluktuerende energi. Disse udsving transporterer de elektroniske excitationer fra tetracenet ind i siliciumet som et løft."
Sådanne "defekter" i solceller er faktisk forbundet med energitab. Dette gør resultaterne af trioen af fysikere endnu mere forbløffende.
"I tilfældet med siliciumtetracengrænsefladen er defekterne væsentlige for den hurtige energioverførsel. Resultaterne af vores computersimuleringer er virkelig overraskende. De giver også præcise indikationer for designet af en ny type solcelle med væsentligt øget effektivitet, " siger Schmidt.
Flere oplysninger: Marvin Krenz et al., Defect-Assisted Exciton Transfer across the Tetracene-Si(111):H Interface, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.076201 journals.aps.org/prl/abstract/ … ysRevLett.132.076201
Leveret af Paderborn University 
Varme artikler
-
Formning af radiosignaler ved hjælp af lysKredit: APL Photonics (2021). DOI:10.1063/5.0033516 At forme radiosignaler ved hjælp af fotoniske teknologier virker som en omvej. Men alsidigheden af nuværende programmerbare siliconfotoniske -
Design af et fleksibelt materiale til at beskytte bygninger, militært personelLaboratorieudstyr brugt til at udføre eksperimenter i undersøgelsen. Kredit:University of Missouri Stealth teknologi, ideen om at reducere fjendens evne til at opdage en genstand, har drevet frems -
60-årig grænse for lasere væltet af kvanteforskereKredit:Pixabay/CC0 Public Domain Et team af australske kvanteteoretikere har vist, hvordan man bryder en grænse, man havde troet, i 60 år, grundlæggende at begrænse lasernes sammenhæng. Sammenhæn -
Strengene blev eksperimentelt observeret for første gangQuantum spin kæde i SrCo2V2O8, psinon– (anti) psinon par og strenge. Kredit: Natur (2018). DOI:10.1038/nature25466 Et internationalt team af forskere har eksperimentelt observeret Bethe -strenge
- At kolonisere Mars betyder at forurene Mars - og aldrig vide med sikkerhed, om det havde sit eget op…
- Selvreparerende gelatinebaseret film kan være et smart træk for elektronik
- Selvforbedring af lithium-ion-batterier
- Hvorfor politiet vil være afgørende aktører i kampen mod coronavirus
- Tysk prisplatform sagsøger Google over søgeresultater
- Ting, der gøres for at hjælpe med skovrydning