Alimlər işıq hissəciklərini – fotonları kiçik parçalara ayıraraq texnologiyanı daha səmərəli edə biləcək bir prosesi birləşdirərək gələcək nəsil günəş hüceyrələrinə güclü təkan verməyə daha yaxındırlar.

Təbiət Kimyası jurnalında dərc olunan bir araşdırmada tədqiqatçılar yüngül hissəciklərin parçalanması zamanı baş verənlərin – təkli parçalanma adlanan prosesin və onun əsas işlərinin elmi anlayışını açır.

UNSW Sidney Kimya Məktəbindən aparıcı tədqiqatçı professor Tim Schmidt on ildən artıqdır ki, təkli parçalanmanı tədqiq edir. O deyir ki, bu proses mövcud silikon günəş batareyası texnologiyalarını təkmilləşdirmək üçün işə salına və tətbiq oluna bilər.

Prof. Schmidt deyir: “İndiki günəş batareyaları fotonları udmaqla işləyir, daha sonra bu işi yerinə yetirmək üçün elektrodlara sorulur”.

“Lakin bu prosesin bir hissəsi olaraq, bu işığın çox hissəsi istilik kimi itirilir. Bu səbəbdən günəş panelləri tam səmərəli işləmir.”

Bu gün bazarda olan demək olar ki, bütün fotovoltaik günəş panelləri silikondan hazırlanır. UNSW-nin Fotovoltaiklər və Bərpa Olunan Enerji Mühəndisliyi Məktəbindən həmmüəllif professor Ned Ekins-Daukes deyir ki, texnologiya indi ucuz olsa da, performans baxımından da fundamental həddə yaxınlaşır.

Prof. Ekins-Daukes deyir: “Günəş panelinin səmərəliliyi günəş tərəfindən təmin edilən enerjinin elektrikə çevrilə bilən hissəsini təmsil edir”.

“Ən yüksək səmərəliliyi bu ilin əvvəlində sənaye əməkdaşımız LONGi təyin etdi. Onlar 27,3% səmərəli silikon günəş batareyasını nümayiş etdirdilər” dedi.

“Mütləq həddi 29,4% təşkil edir”.

Professor Şmidt deyir ki, alimlər hələ də təkli parçalanmanın molekulyar prosesinin necə işlədiyini anlamağa çalışırdılar. Konkret olaraq, bir necə iki olur? O, prosesin mürəkkəb və təfərrüatlı olduğunu deyir.

“Bizim tədqiqatımız bu prosesin marşrutunu əhatə edir. Biz sorğu-sual üçün maqnit sahəsindən istifadə etdik.

“Maqnit sahələri təkli parçalanmanın necə baş verdiyini aşkar etmək üçün yayılan işığın dalğa uzunluqlarını manipulyasiya edir.

“Və bu, əvvəllər edilməyib.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=2793866484&adk=675901022&adf=1873531024&pi=t.ma~as.2793866484&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1722011420&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2024-07-magnetic-fields-particle-boosting-solar.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI1LjAuNjQyMi4xNDIiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyNS4wLjY0MjIuMTQyIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyNS4wLjY0MjIuMTQyIl0sWyJOb3QuQS9CcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1722011319491&bpp=1&bdt=113&idt=202&shv=r20240724&mjsv=m202407230101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Db9da3e02405744d8%3AT%3D1721367090%3ART%3D1722011325%3AS%3DALNI_MbCxflFG1tK4Eg0JnLd1ADPoQRHCw&eo_id_str=ID%3D00ebd51b515acd52%3AT%3D1721367090%3ART%3D1722011325%3AS%3DAA-AfjajUyEPj_hS0T6XCNoUbt04&prev_fmts=0x0%2C1519x695&nras=2&correlator=4674652353366&frm=20&pv=1&ga_vid=847660112.1721367087&ga_sid=1722011320&ga_hid=324471846&ga_fc=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2140&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C44795922%2C95334524%2C95334828%2C95337868%2C95338227%2C95338248%2C95335247%2C31084186%2C95336267%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=1552715943018932&tmod=2115550142&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Daha çox deyil, daha ağıllı işləmək

İşığın müxtəlif rəngləri müxtəlif enerjilərə malik fotonlara malikdir. Professor Şmidt deyir ki, işığın gələn enerjisinin nə olmasının əhəmiyyəti yoxdur – o, həmişə hüceyrəni eyni enerji ilə təmin edəcək və hər hansı artıq enerji istiliyə çevrilir.

Prof. Schmidt deyir: “Beləliklə, əgər qırmızı fotonu udsanız, bir az istilik var”.

“Mavi fotonlarda çoxlu istilik var.

“Günəş batareyaları üçün səmərəlilik məhdudiyyəti var.”

Onun sözlərinə görə, silikon hüceyrələrinə daha böyük potensiala nail olmaq üçün paradiqma dəyişikliyinə ehtiyac var idi.

Prof. Ekins-Daukes deyir: “Silisium günəş panelinə təkli parçalanmanın tətbiqi onun səmərəliliyini artıracaq”.

“Bu, molekulyar təbəqəyə panelə əlavə cərəyan təmin etməyə imkan verir.”

Proses fotonu iki kiçik enerji hissəsinə parçalayır. Bundan sonra bunlar fərdi olaraq istifadə edilə bilər. Bu , spektrin daha yüksək enerji hissəsinin daha çox istifadə olunmasını təmin edir – istilik kimi itirilmir.

Gələcəyə sərmayə qoymaq

Keçən il Avstraliya Bərpa Olunan Enerji Agentliyi (ARENA) Ultra Aşağı Qiymətli Günəş proqramı üçün UNSW-nin təkli parçalanma layihəsini seçdi. Proqram 2030-cu ilə qədər hər vatt üçün 30 sentdən aşağı qiymətə 30%-dən çox səmərəliliyə nail ola bilən texnologiyalar inkişaf etdirməyi hədəfləyir.

Komanda təkli parçalanma materialını həyəcanlandırmaq üçün tək dalğa uzunluğunda lazerdən istifadə etdi. Sonra onlar maqnit sahələrini tətbiq etmək üçün elektromaqnitdən istifadə etdilər – bu, təkli parçalanma prosesinin sürətini azaldıb, müşahidə etməyi asanlaşdırdı.

Prof. Ekins-Daukes deyir: “Singlet parçalanma ilə bağlı bu möhkəm elmi anlayışa əsasən , biz indi təkmil silikon günəş batareyasının prototipini yarada və sonra texnologiyanı kommersiyalaşdırmaq üçün sənaye tərəfdaşlarımızla işləyə bilərik”.

Prof. Schmidt deyir: “Biz əminik ki, silikon günəş batareyalarını 30%-dən yuxarı effektivliyə çatdıra bilərik “.

Daha çox məlumat: Jiale Feng və digərləri, Maqnit sahələri təkli parçalanmada üçlü cüt çox eksitonlu fotolüminesansın imzalarını ortaya qoyur, Təbiət Kimyası (2024). DOI: 10.1038/s41557-024-01591-0

Jurnal məlumatı: Nature Chemistry