Hình ảnh: Thư đánh giá thể chất / Phys.org
Các nhà khoa học tại Đại học Paderborn ở Đức đã sử dụng mô hình máy tính phức tạp để phát triển một thiết kế mới cho pin mặt trời hiệu quả hơn đáng kể. Kết quả nghiên cứu được phát hành trên tạp chí Physical Review Letters.
Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng để nâng cao hiệu quả, pin mặt trời silicon có thể được trang bị một lớp hữu cơ làm từ chất bán dẫn tetracene. Lớp này hấp thụ ánh sáng mặt trời có bước sóng ngắn và chuyển đổi nó thành các kích thích điện tử gọi là exciton. Đổi lại, các exiton phân rã thành hai kích thích năng lượng thấp phải được chuyển đến nguyên tố silicon.
Quá trình chuyển đổi có thể được thực hiện do sự tồn tại của các khuyết tật đặc biệt dưới dạng liên kết hóa học không bão hòa ở ranh giới giữa nguyên tố silicon và màng tetracene. Những khuyết tật như vậy xảy ra trong quá trình giải hấp hydro và thường liên quan đến tổn thất năng lượng. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng chúng gây ra những dao động năng lượng có thể mang lại các kích thích điện tử một cách hiệu quả.
Các giả hạt Exciton là một cặp electron-lỗ trống liên kết. Chúng được hình thành khi một electron trong chất rắn thu năng lượng (ví dụ khi hấp thụ năng lượng của photon) và di chuyển vào vùng dẫn bên trong chất rắn, để lại một lỗ electron – một giả hạt mang điện tích dương. Do các điện tích khác nhau, electron bị hút vào lỗ trống, nhưng đồng thời bị đẩy lùi bởi các electron tập trung xung quanh nó. Cặp electron-lỗ trống hoạt động giống như một hạt trung hòa về điện.
