Güneş pilleri: Oxford, yükleri tutan yarı iletken buldu – kayıplar yaklaşık %75 daha düşük
Bizmut sülfür ışığı güçlü biçimde soğuruyor, yine de oluşan yükleri yavaş kaybediyor. “Nature” çalışmasına göre bu, güneş enerjisi malzemelerindeki eski bir ödünleşimi aşıyor.
Fotoğraf: USGS / Wikimedia Commons, Public domain (kırpılmış ve yeniden boyutlandırılmış)
Güneş pillerinde ışık elektronları serbest bırakır; elektrik ancak elektronlar geride kalan “boşluklarla” yeniden birleşmeden toplanırsa oluşur. Gustav Kirchhoff'un 1860'ta iyi bir ışık soğurucunun aynı zamanda iyi bir ışıyıcı olduğunu göstermesinden bu yana şu kural geçerli: Işığı güçlü soğuran yarı iletkenler yüklerini çoğunlukla özellikle hızlı kaybeder. Perovskitler güçlü soğurur ancak yükleri çabuk kaybeder; silisyum yükleri daha uzun süre tutar ama belirgin biçimde daha zayıf soğurur.
Laura Herz liderliğindeki Oxford Üniversitesi fizikçileri, Wuhan Üniversitesi'ndeki meslektaşlarıyla birlikte bizmut sülfürün bu ödünleşimi aştığını gösterdi. İnce katmanlar ultra kısa lazer darbeleriyle uyarıldı ve terahertz spektroskopisiyle oda sıcaklığından mutlak sıfırın hemen üzerine kadar ölçüldü. Güçlü soğurma yolunun hemen altında, yüklerin biriktiği ve yalnızca yavaş kaybolduğu ikinci, zayıf bir yol bulunuyor. Çoğu yarı iletkenin aksine, yükler soğukta daha yavaş kayboldu. Ekibin tahminine göre oda sıcaklığında kayıp oranı, benzer güçte soğuran malzemelere kıyasla yaklaşık yüzde 75 düşüyor. Çalışma 28 Ekim'de “Nature”da yayımlandı.
“Çalışmamız, bu ödünleşimin kaçınılmaz olmadığını gösteriyor” diyor Herz. Araştırmacılar, bir fiziksel mekanizmayı kanıtladıklarını, henüz hazır bir güneş pili ortaya koymadıklarını vurguluyor. Benzer malzemeler veri tabanlarında aranabilir veya katmanlı kristallerin gerilmesiyle üretilebilir. Çalışma, diğerlerinin yanı sıra İngiliz EPSRC ve Oxford PV şirketi tarafından desteklendi.