Химици предлагат ултратънък материал за двойна ефективност на соларните клетки

Химици от Щатския университет в Колорадо (CSU) предлагат изработването на соларни клетки не от силиций, а от разпространения в природата молибденов сулфид. Използвайки комбинация от фотоелектрохимични и спектроскопски техники, изследователите провеждат серия от експерименти, които показват, че изключително тънки филми от молибденов дисулфид демонстрират безпрецедентни свойства за пренос на заряд, които един ден могат драстично да подобрят соларните технологии.

Експериментите се ръководят от докторанта Рашел Остин и постдокторанта Юсеф Фара. Остин работи заедно в Джъстин Самбур, доцент в Катедра “Химия”, и Амбър Кръмъл, доцент в същата катедра. Лабораторията на Кръмъл разполага с авангарден спектрометър, който може прецизно да измери последователните енергийни състояния на отделните електрони при възбуждането им с лазерен импулс. Експериментите с този инструмент могат да предоставят картина на това как се движат зарядите в една система. Остин създава фотоелектрохимична клетка, използвайки единичен атомен слой от молибденов сулфид, и тя и Фара проследяват охлаждането на електроните при движението им в материала. Те откриват изумително ефективно преобразуване на светлина в електроенергия. Материалът е толкова ефективен в това, защото кристалната му структура позволява извличането и използването на енергията на високоенергийни електрони, които се възбуждат за кратко при сблъсък с достатъчно количество видима светлина. Учените откриват, че енергията от тези електрони се преобразува незабавно във фотоелектрически ток, а не се губи като топлина. Този феномен не е характерен за конвенционалните силициеви соларни клетки.

“Работата ни прокарва пътя към разбиране на това как да се проектират реактори, съдържащи тези наноматериали, за ефективно и широкомащабно производство на водород”, казва Самбур.

Резултатите дават на учените и на инженерите поле за проучване на нови подходи за соларните енергийни технологии на бъдещето. Работата на изследователите е подкрепена от Министерството на енергетиката на САЩ.