Wanasayansi kutoka MIT wamehamasisha silicon iliyopo nishati ya jua seli kwa njia ya singlet exciton fission. Hii inaweza kuongeza ufanisi wa nishati ya jua seli kutoka asilimia 18 hadi juu kama asilimia 35 na hivyo kuongeza pato la nishati mara mbili na hivyo kupunguza gharama za teknolojia ya jua.
Inakuwa muhimu kupunguza utegemezi wetu kwa nishati ya mafuta na kujenga teknolojia kwa maisha endelevu ya baadaye. Nguvu ya jua ni chanzo mbadala cha nishati ambapo Ya jua mwanga hubadilishwa kuwa nishati ya umeme. Seli za jua hutengenezwa kwa silicon ambayo hutumia mchakato wa photovoltaic kubadilisha jua kwenye umeme. Seli tandem pia zinaundwa ambazo kwa ujumla zinajumuisha seli za perovskites ambapo kila sehemu ya nishati ya jua seli zinaweza kuunganisha Ya jua nishati kutoka kwa wigo wake tofauti na hivyo kuwa na ufanisi wa juu. Seli za jua zinazopatikana leo ni mdogo kwa ufanisi wao ambao ni asilimia 15-22 tu.
Utafiti uliochapishwa mnamo Julai 3 katika Nature imeonyesha jinsi silicon nishati ya jua utendakazi wa seli unaweza kupandishwa hadi kufikia asilimia 35 kwa kutumia athari inayoitwa singlet exciton fission. Katika athari hii chembe moja ya mwanga (photon) inaweza kuzalisha jozi mbili za shimo la elektroni kinyume na moja tu. Utengano wa msisimko mmoja unaonekana katika nyenzo nyingi tangu ugunduzi wake katika miaka ya 1970. Utafiti wa sasa ulilenga kutafsiri athari hii kwa mara ya kwanza kuwa inayoweza kutumika nishati ya jua kiini.
Watafiti walihamisha athari ya msisimko mmoja kutoka kwa tetracene - nyenzo inayojulikana ambayo inaionyesha - hadi silicon ya fuwele. Nyenzo hii ya tetracene ni hidrokaboni kikaboni semiconductor. Uhamisho huo ulifikiwa kwa kuweka safu nyembamba ya ziada ya hafnium oxynitride (8 angstrom) kati ya safu ya tetracene ya kusisimua na silikoni. nishati ya jua seli na kuziunganisha.
Safu hii ndogo ya hafnium oxynitride ilifanya kazi kama daraja na kuwezesha uzalishaji wa fotoni za nishati nyingi kwenye safu ya tetracene ambayo ilisababisha kutolewa kwa elektroni mbili kwenye seli ya silicon kinyume na ile ya kawaida. Uhamasishaji huu wa silicon nishati ya jua seli ilipunguza hasara za urekebishaji joto na kuwezesha usikivu bora kwa mwanga. Pato la nishati ya nishati ya jua seli ziliongezeka maradufu kadiri pato zaidi lilipotolewa kutoka kwa sehemu za kijani na bluu za wigo. Hii inaweza kuongeza ufanisi wa nishati ya jua seli hadi juu kama asilimia 35. Teknolojia inatofautiana na seli za jua za tandem kwani huongeza tu sasa zaidi kwenye silicon bila kuongeza seli za ziada.
Utafiti wa sasa umeonyesha seli za jua za silicon za singlet-fission zilizoboreshwa ambazo zinaweza kuonyesha utendakazi ulioongezeka na hivyo kupunguza gharama ya jumla ya uzalishaji wa nishati ya teknolojia ya jua.
***
{Unaweza kusoma karatasi asili ya utafiti kwa kubofya kiungo cha DOI kilichotolewa hapa chini katika orodha ya (vyanzo) vilivyotajwa}
Chanzo (s)
Einzinger, M. et al. 2019. Uhamasishaji wa silicon kwa mgawanyiko wa singlet exciton katika tetracene. Asili. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
