I ricercatori dell'ARC Center of Excellence in Exciton Science hanno fatto un'importante scoperta con implicazioni significative per il futuro della progettazione dei materiali delle celle solari.

Il gruppo, guidato dal professor Timothy Schmidt all'UNSW, ha cercato modi per catturare l'energia della luce visibile che è attualmente sprecata a causa delle limitazioni del silicio, che è in grado di accedere solo a circa il 25% dello spettro solare. Illustrare, il silicio da solo è in grado di utilizzare solo circa la metà dell'energia della luce verde, che è il picco dello spettro solare in termini di disponibilità di energia.

Uno dei modi per ridurre questi sprechi è attraverso la progettazione di materiali che possono essere rivestiti sopra il silicio per catturare parte dell'energia della luce che il silicio non può. Incorporando la fissione degli eccitoni singoletti, un processo che genera due eccitoni da un singolo fotone, si spera che l'efficienza delle celle solari al silicio possa essere aumentata oltre il 30%.

Il lavoro, pubblicato in Chimica della natura , esamina il ruolo di una vita breve (~8 miliardesimi di secondo), complesso molecolare eccitato chiamato eccimero nella fissione degli eccitoni singoletti e ribalta il pensiero precedente dimostrando che questi materiali di fissione singoletti devono evitare la formazione di eccimeri per raggiungere il pieno potenziale nel migliorare la conversione dell'energia fotovoltaica.

Il professor Schmidt spiega, "Mentre cerchiamo di trovare modi per ridurre il costo della raccolta di energia solare, dovremmo progettare materiali che evitino la formazione di eccimeri".

"La fissione eccitonica singoletto ha enormi promesse per migliorare l'efficienza delle celle solari, ma le sue dinamiche sono complesse e non ben comprese. Confrontando il processo di fissione quando viene eseguito sia in avanti che all'indietro, Schmidt, et al. hanno eseguito un test di teorie straordinariamente semplice per il meccanismo della fissione degli eccitoni" commenta il professor Marc A. Baldo, membro dell'International Scientific Advisory Committee del Centro e Direttore del Center of Excitonics al MIT.

"Il loro risultato suggerisce che ciò che era stato precedentemente considerato un intermedio nel processo di fissione potrebbe in effetti essere una fonte di perdita. Con questa comprensione Schmidt, et al. proporre una nuova importante direzione nella nostra ricerca di materiali che consentano celle solari a maggiore efficienza."