O tym, jak dokładnie miałaby wyglądać realizacja tej koncepcji, naukowcy piszą na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences. Potencjalne postępy w tym zakresie będą na wagę złota, ponieważ powinny oznaczać rozwój technologii pozwalających na eksploatację odnawialnych źródeł energii. Te są z kolei kluczem do dekarbonizacji oraz osiągnięcia zerowych emisji netto.
Czytaj też: Co łączy żwirek dla kota z fotowoltaiką? Ogniwa persowskitowe wykorzystają nowy materiał
Jednym z dość licznych problemów wynikających z wykorzystywania krzemowych paneli fotowoltaicznych jest utrata nawet 40% energii pozyskanej ze światła słonecznego w postaci strat cieplnych. A co by było, gdyby zastąpić krzem innym materiałem? Takie pytanie zadali sobie członkowie zespołu badawczego kierowanego przez Rachelle Austin i Yusefa Faraha.
Ich zdaniem kluczem do sukcesu może być dwusiarczek molibdenu. Zanim jednak zaproponowali taką hipotezę, naukowcy przeprowadzili eksperymenty mające na celu sprawdzenie, jak niezwykle cienkie warstwy tego związku mogłyby poprawić działanie paneli fotowoltaicznych.
Jeśli dotychczasowe ustalenia się potwierdzą, to nowy materiał mógłby nawet podwoić wydajność ogniw słonecznych
W czasie testów badacze wykorzystali ultraszybki spektrometr absorpcji przejściowej, za sprawą którego można dokładnie mierzyć sekwencyjne stany energetyczne poszczególnych elektronów w czasie wzbudzania ich impulsem laserowym. Ogniwo fotoelektrochemiczne stworzone przy użyciu pojedynczej warstwy atomowej siarczku molibdenu zostało następnie poddane ekspertyzom, które skupiały się na chłodzeniu elektronów w trakcie ich przemieszczania się przez materiał.
Wnioski okazały się, delikatnie mówiąc, zadowalające. Testowany materiał świetnie radzi sobie z przekształcaniem światła w energię, ponieważ jego struktura krystaliczna pozwala na wydobycie i wykorzystanie energii tzw. gorących nośników. Takim mianem określa się wysokoenergetyczne elektrony, na krótko wzbudzone ze stanu podstawowego, kiedy tylko znajdą się w zasięgu odpowiedniej ilości światła widzialnego. Zamiast tracić energię poprzez zamienianie jej na ciepło, takie ogniwa mogą ją spożytkować w znacznie bardziej przydatny sposób. Podobny fenomen nie występuje w przypadku krzemowych modułów.
Czytaj też: Cały świat śmieje się z Niemiec. Wyłączyli elektrownie atomowe i zostali z ręką w nocniku
Jak podsumowują autorzy przytoczonej publikacji, ich dotychczasowe dokonania powinny wyznaczać ścieżkę dla dalszych strategii związanych z projektowaniem dwuwymiarowych półprzewodników do praktycznego zastosowania w ultracienkich ogniwach fotowoltaicznych i paliwach słonecznych. Korzyści mogłyby więc być naprawdę rozległe. Mówi się choćby o projektowaniu reaktorów z użyciem tych nowych materiałów, dzięki czemu pojawi się możliwość wydajnej produkcji wodoru na dużą skalę.
