В нынешних солнечных батареях большая часть поступающей энергии теряется: даже если энергии у фотона много, молекула, в которую он попал, отдает единственный электрон, а избыток превращается в тепло. Но еще с 1960-х годов было известно явление, когда избыточная энергия позволяет получить несколько электронов в обмен на один фотон. Физикам Массачусетского технологического инстиута впервые удалось выяснить природу этого феномена и разработать теоретическую модель, которая позволит создавать солнечные батареи с высоким КПД.
.jpg) |
|
Авторы открытия Трой Ван Вурис и Марк Бальдо. Источник: Stuart Darsch |
Разработанные учеными формулы верно предсказывают уровень расщепления синглетных экситонов — число электронов, выбиваемых одним фотоном — в материалах с сильно различающейся структурой. Кроме того, модель подтвердила, что механизм такого расщепления — «классический», предложенный изначально: при наличии избытка энергии электрон в возбужденной молекуле меняется местами с электроном в соседней невозбужденной, в результате обе они отдают электроны. Как подчеркивают ученые, спорные предположения об иных механизмах, которые делали позднее, оказались неверными.
Руководствуясь полученными результатами, исследователи подготовили практические рекомендации по разработке солнечных батарей на основе материалов, в которых наблюдается расщепление сигнлетных экситонов.