Yaponiya və Almaniya alimləri günəş enerjisi istehsalında mövcud fiziki nəzəriyyələrin sərhədlərini aşan yeni bir kəşfə imza atıblar. "Kyushu University" və "Johannes Gutenberg University" tədqiqatçılarının birgə hazırladığı konsepsiya sayəsində günəş elementlərinin kvant səmərəliliyi 130% səviyyəsinə çatdırılıb. Bu yenilik tək keçidli günəş panellərinin ümumi faydalı iş əmsalını (FİƏ) 35–45% aralığına yüksəltmək potensialına malikdir.
Klassik p-n keçidli fotoelementlərdə udulmuş hər bir foton yarımkeçiricidə yalnız bir eksiton (elektron və deşik) yaradır. Müəyyən dalğa uzunluğuna uyğun gəlməyən fotonlar isə elektrik enerjisinə çevrilmir və sadəcə istilik şəklində ətrafa yayılaraq itirilir. Ənənəvi silisium panelləri üçün nəzəri maksimum səmərəlilik olan Şokli-Kveysser limiti 33% təşkil edir. Hazırda bazarda olan kommersiya modullarının real göstəriciləri isə cəmi 20–25% civarındadır.
Bu texnologiya necə işləyir?
Tədqiqatçıların inkişaf etdirdiyi yeni mexanizm spektrin mavi hissəsindəki yüksək enerjili fotonların istifadəsinə əsaslanır. Materialda baş verən sinqlet parçalanma prosesi nəticəsində bir yüksək enerjili foton daha aşağı enerjili iki eksitona bölünür. Daha sonra bu eksitonların hər biri fotoelementə quraşdırılmış xüsusi "molibden kompleksi" tərəfindən tutulur.
Bu mürəkkəb prosesin nəticəsində bir "mavi" foton cərəyan yaratmaq üçün materialda bir deyil, iki elektronu hərəkətə gətirir. Eyni zamanda, istifadə edilən xüsusi material kombinasiyası normal şərtlərdə elektronların həyəcanlanmasını bloklayan Förster enerji ötürülməsini sıxışdırır. Məhz bu arzuolunmaz enerji ötürülməsinin qarşısının alınması sistemin ümumi səmərəliliyinin kəskin şəkildə artmasına birbaşa təsir göstərir.
Nə üçün bu kəşf vacibdir?
Aparılan eksperimentlər zamanı hər foton üçün 1,3 eksiton olmaqla 130% kvant çıxışı kimi təsirli nəticələr əldə edilib. Hazırda bu nailiyyət sadəcə molekulyar məhlulda həyata keçirilmiş bir konsepsiya sübutu xarakteri daşıyır. Buna baxmayaraq, əldə edilən uğurlu nəticələr gələcəkdə qlobal günəş enerjisi sənayesində inqilabi dəyişikliklər və kütləvi istehsal üçün güclü bir təməl formalaşdırır.
