Forskere fra University of Pennsylvania lager solceller fra et uvanlig materiale - konvensjonelt todimensjonale dikalkogenider av overgangsmetaller (DPM). Disse materialene har en relativt lav effektivitet for å konvertere lys til elektrisitet, men de er hundre ganger lettere enn moderne silisiumfotopaneler. For plass er lav vekt en avgjørende fordel. Men det gjenstår fortsatt arbeid på paneler med DPM.
Tykkelsen på DPM-filmen er ikke mer enn noen få atomer. Dette er flere størrelsesordener tynnere enn silisium- eller galliumarsenidlaget i moderne fotopaneler. Dette vil gjøre det mulig å gjøre DPM-solceller hundre ganger eller mer lettere. For å utvide menneskelig tilstedeværelse i verdensrommet – i bane, på månene og andre planeter – vil vekten av last som transporteres fra jorden være kritisk. Tiden vil komme, og silisium i romenergi må forlates. Og da, er forskerne sikre på, vil gullalderen for lysfotopaneler laget av dikalkogenider av overgangsmetaller komme.
Imidlertid har DPM-materialer en betydelig ulempe. Alle fotocelleprøvene laget til dags dato på basis av dem viste en effektivitet på ikke mer enn 5 %. Vektmessig er det fortsatt bedre enn silisium, men i det ideelle tilfellet må effektiviteten til det lovende materialet økes, noe som for eksempel kan gjøres ved å optimere strukturen til fotocellen. Dette er nøyaktig hva forskere fra University of Pennsylvania gjorde og oppnådde konkret suksess - de foreslo en struktur av en DPM-celle med en effektivitet på 12%.
Det bør presiseres at den oppgitte effektiviteten ble oppnådd på den digitale modellen av fotocellen. Forskerne bestemte seg for å ikke starte med eksperimenter, men med modellering, noe som gir en viss mening - det er billigere og raskere på den måten. Men på grunnlag av den digitale modellen og utviklede metoder er eksperter sikre på at de eller deres kolleger vil kunne presentere fysiske prøver av solceller fra dikalkogenider av overgangsmetaller med en effektivitet på minst 10 % i løpet av de neste fire til fem årene .
Hemmeligheten bak utviklingen, som forskerne fortalte om i den siste utgaven av Device magazine, ligger i flerlagsstrukturen til elementet (en film på en film, når flere refleksjoner av fotoner begynner å fungere), samt i utformingen av elektrodene, noe som gjør det mulig å effektivt kontrollere eksitoner - de viktigste aktive elementene i todimensjonale DPM- strukturer. Men alt dette er fortsatt på papiret. Vi venter på praktisk gjennomføring.
Les også:
Legg igjen en kommentar