Un material ultra-subțire pentru dublarea eficienței celulelor solare

Tehnologiile de energie solară, care utilizează celule solare pentru a transforma lumina Soarelui în electricitate sau în combustibili stocabili, câștigă tot mai mult teren într-o lume care nu mai are nevoie de combustibili fosili pentru a-și satisface nevoile energetice.

Panourile solare de culoare albastru închis, care împânzesc astăzi acoperișurile și câmpurile deschise, sunt fabricate de obicei din siliciu, un material semiconductor bine testat. Tehnologia fotovoltaică pe bază de siliciu are însă limitele sale, pierzând până la 40% din energia pe care o colectează din lumina solară sub formă de deșeuri de căldură.

• Gerard Peter Kuiper, pionier în explorarea Sistemului Solar. Părintele științei planetare moderne
• Cercetătorii spun că au găsit noi dovezi pentru o planetă ascunsă în Sistemul Solar

Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Colorado studiază noi modalități radicale de îmbunătățire a energiei solare și de a oferi mai multe opțiuni pe care industria să le exploreze.

Chimiștii de la CSU propun fabricarea de celule solare folosind nu siliciu, ci un material natural disponibil din abundență numit disulfură de molibden.

Tehnologiile de energie solară transformă lumina Soarelui în electricitate

Folosind o combinație creativă de tehnici fotoelectrochimice și spectroscopice, cercetătorii au efectuat o serie de experimente care au arătat că filmele extrem de subțiri de disulfură de molibden prezintă proprietăți fără precedent ale purtătorilor de sarcină, care ar putea într-o bună zi să îmbunătățească drastic tehnologiile solare.

Experimentele au fost conduse de doctoranda în chimie Rachelle Austin și de cercetătorul postdoctoral Yusef Farah.

Lucrarea lor este publicată în Proceedings of the National Academy of Sciences.

Colaborarea a reunit expertiza lui Sambur în domeniul conversiei energiei solare cu ajutorul materialelor la scară nanometrică și expertiza lui Krummel în domeniul spectroscopiei laser ultrarapide, pentru înțelegerea modului în care sunt structurate diferite materiale și a modului în care acestea se comportă.

Laboratorul lui Sambur devenise interesat de sulfura de molibden ca posibil material solar alternativ, pe baza datelor preliminare privind capacitățile sale de absorbție a luminii chiar și atunci când are o grosime de numai trei atomi, a explicat Austin.

O combinație creativă de tehnici

Atunci au apelat la Krummel, al cărui laborator conține un spectrometru de absorbție tranzitorie ultra-rapidă de ultimă generație cu sondă de pompare care poate măsura cu mare precizie stările energetice secvențiale ale electronilor individuali în timp ce aceștia sunt excitați cu un puls laser.

Experimentele care utilizează acest instrument special pot oferi instantanee ale modului în care sarcinile circulă într-un sistem. Austin a creat o celulă fotoelectrochimică folosind un singur strat atomic de sulfură de molibden, iar ea și Farah au folosit laserul cu sondă de pompare pentru a urmări răcirea electronilor în timp ce aceștia se deplasează prin material.

Ceea ce au descoperit a fost o conversie uimitor de eficientă a luminii în energie. Mai important, experimentele de spectroscopie cu laser le-au permis să arate de ce a fost posibilă această conversie eficientă, scrie EurekAlert.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Ghid de observație pentru eclipsa solară hibridă din 20 aprilie 2023

Cum să urmărești eclipsa solară hibridă din 20 aprilie? Va putea fi văzută doar din două locuri de pe Pământ

Fizicienii au generat cu succes mici erupții solare în laborator

Webb a detectat apă în atmosfera turbulentă a unei planete din afara Sistemului Solar