태양전지로 부터 더 많은 전기 얻기

햇빛이 현재의 태양전지에 비춰지면 입사 에너지의 많은 양이 전류보다 열로 소실된다. 하지만 몇몇 물질은 여분의 에너지가 여분의 전자를 생산한다. 

MIT팀은 이제 그 현상이 일어나는 메커니즘을 명확히했고, 고효율 태양전지를 만들기 위해 특별한 물질을 이용하기 위한 디자인 가이드를 제시했다. 

대부분의 태양전지 물질에서는 하나의 포톤이 분자를 여기시킬 에너지를 전달하여 전자 하나를 방출한다. 하지만 분자를 여기시키고도 남을 고에너지 포톤일 때도 여전히 전자 하나 밖에 방출하지 못한다. 

몇몇 유기 분자는 위 규칙을 따르지 않고 고에너지 포톤당 1개 이상의 전자를 발생시킨다. 이 현상을 singlet exciton fission이라고 한다. 

exciton fission은 지금 다양한 물질에서 우연히 발견되고 있다. 

그들은 4가지 exciton fission 분자 샘플을 제작했는데 그 샘플들은 “spinach의 다양한 종류로 장식됐다. spinach는 분자의 화학적과 물리적 특성 변화없이 분자의 간격을 변화시키는 덩치가 큰 원자의 측면 그룹이다. 

그들은 4 가지 샘플에 대해 fission rate을 성공적으로 예측했다. 

더우기, 그들은 1960년대의 제안된 고전 메커니즘을  다시 한번 확인했다: 여분의 에너지가 exciton fission 분자에 주어지면 여기 분자의 전자는 여기되지 않은 인근의 분자의 전자와 위치를 교환한다. 여기서 여기 전자가 떠날 때 뒤에 약간의 에너지를 남겨 두어 두 분자 모두 전자를 방출한다. 

연구원들은 분자 패킹이 fission rate에 매우 중요하다는 것을 보여준다. 분자들이 서로 가까이에 있다면 전자가 매우 빨리 움직일 수 있어서 분자들 전자를 주고 받는 것을 조정할 시간이 없다.

정말 중요한 인자는 올바른 고유의 에너지 준위를 갖는 물질을 고르는 것이다.  

참고: http://newsoffice.mit.edu/2014/getting-more-electricity-out-solar-cells-0507