Истражувачимод Универзитетот Кјушу во Јапонија, во соработка со колегите од Универзитетот Јоханес Гутенберг во Мајнц, развија иновативен молекуларен систем кој им овозможува на соларните ќелии да ја надминат реалната граница од 100% ефикасност.
Користејќи метален комплекс базиран на молибден, познат како „спин-флип емитер“, научниците беа во можност да ја фатат, а потоа да ја помножат енергијата добиена од сончевата светлина. Овој процес резултираше со квантен принос од приближно 130%, што во пракса значи дека се произведуваат повеќе носители на енергија отколку што се апсорбираат фотони.
Современите соларни панели, како што знаеме, користат само мал дел од достапната енергија. Главната пречка е границата на Шокли-Квејсер, поради која фотоните со ниска енергија не се активираат, додека фотоните со висока енергија на сината светлина се губат како топлина. Поради овие ограничувања, конвенционалните ќелии можат да искористат само околу една третина од влезната сончева светлина, што е физичка граница за индустријата со децении.
Екситонот е неутрална квазичестичка составена од електрон и дупка врзани со Кулонова сила. За да се надмине оваа бариера тимот се фокусирал на процес наречен синглетна фисија, кој научниците честопати го нарекуваат „технологија на соништата“. Под стандардни условимеден фотон создава еден екситон, но во овој процес тој екситон се дели на два екситона со пониска енергија. Додека материјали како тетрацен го поддржуваат овој процес, клучен предизвик е како ефикасно да се собере таа енергија пред да се изгуби.
Решението лежи во прецизно конструирани метални комплекси. Емитувач со спин-флип, базиран на молибден, му овозможува на електронот да го промени својот спин за време на апсорпција или емисија на светлина во близина на инфрацрвеното зрачење, селективно зафаќајќи ја помножената енергија генерирана од синглетната фисија. Со внимателно прилагодување на нивоата на енергија, истражувачкиот тим успеа да ги минимизира загубите и да овозможи екстракција на повеќе екситони, со што се докажува можноста за производство на повеќе енергија од ист број фотони.
Овој успех е резултат на тесна меѓународна соработка, во која важна улога одигра Адриан Зауер, студент на размена од Мајнц во Јапонија, кој го привлече вниманието кон материјал што долго време се проучувал во Германија. Со комбинирање на ова знаење со материјали базирани на тетрацен во раствор, системот успешно собра енергија со принос од 130%. Ова потврдува дека приближно 1,3 метални комплекси се активираат за секој апсорбиран фотон, што претставува значаен чекор напред во споредба со вообичаените ограничувања.
Иако истражувањето моментално е во фаза на доказ за концепт, крајната цел е да се интегрираат овие материјали во готови системи за да се подобри преносот на енергија и да се овозможи практична примена во соларни панели од новата генерација.
Покрај сончевата енергија, наодите објавени во Journal of the American Chemical Society би можеле да поттикнат напредок во развојот на ЛЕД осветлување и нови квантни технологии, отворајќи нови патишта за манипулирање со светлината и енергијата на молекуларно ниво.
(Bug.hr)
