Tim sa Univerziteta Kyushu razvio je "spin-flip" emiter koji, korišćenjem procesa singlet fission, može da pretvori jedan foton u dva egzitona i tako povećati iskorišćenje sunčeve svetlosti. Istraživači navode da je moguće postići efektivne vrednosti do 130% u određenim mernim uslovima — što znači EQE iznad 100% za deo spektra, a ne stvarnu proizvodnju više energije nego što Sunce daje. Rad je objavljen u Journal of the American Chemical Society, a otkriće dopunjuje druge napretke, poput perovskit‑silicijum tandem ćelija.
Japanski Proboj: 'Spin-Flip' Emiter Omogućava Solarnu Efikasnost Do 130%
Photovoltaic power solar panels in El Bonillo, Albacete province, Spain on 2 December, 2015 (Getty Images)
Tim istraživača sa Univerziteta Kyushu u Japanu razvio je novi materijal — takozvani „spin-flip” emiter — koji omogućava solarnim ćelijama da prikupe deo sunčeve energije koji se je do sada gubio kao toplota.
Ovaj pristup kombinuje napredne molekularne procese sa konceptom singlet fission, pri čemu se egziton nastao iz jednog visokofrekventnog fotona deli na dva egzitona niže energije. Time se teoretski može postići veća iskorišćenost fotona, što istraživači navode kao put ka ukupnoj konverziji od do 130% u određenim uslovima uređaja.
Važno je pojasniti da procenat veći od 100% ne znači proizvodnju više energije od one koju Sunce emituje, već se odnosi na mogućnost da jedan foton generiše više nosilaca energije (egzitona) — što može podići eksternu kvantnu efikasnost (EQE) iznad 100% za deo spektra.
„Imamo dve glavne strategije da probijemo ovo ograničenje“, rekao je Yoichi Sasaki, Associate Professor na Fakultetu za inženjerstvo Univerziteta Kyushu. „Jedna je konverzija fotona niže energije (infracrvenih) u fotone vidljivog spektra, a druga je upotreba singlet fission da iz jednog fotona dobijemo dva egzitona.“
Rad je objavljen u Journal of the American Chemical Society u studiji pod naslovom: "Exploring Spin-State Selective Harvesting Pathways From Singlet Fission Dimers To A Near-Infrared-Emissive Spin-Flip Emitter". Autori opisuju mehanizme selektivnog prikupljanja energije iz singlet fission dimerâ i način na koji spin-flip emiter može da preusmeri energiju koja bi inače bila disipirana kao toplota.
Širi kontekst
Otkriće dolazi u trenutku brzog napretka solarne tehnologije: nedavno su istraživači u Švajcarskoj postigli novi rekord kombinovanjem perovskitnog materijala sa tradicionalnim silicijumom, što je dovelo do visokih nivoa efikasnosti po nižoj ceni — rezultat koji može komplementirati pristupe kao što je singlet fission.
Dok je tehnološki i komercijalni put od laboratorijskog otkrića do masovne proizvodnje još uvek dug, ovaj rad predstavlja važan konceptualni korak ka ultraefikasnim solarnim ćelijama koje bolje iskorišćavaju spektar sunčeve svetlosti.
Šta očekivati dalje
Istraživači planiraju dodatne eksperimente za optimizaciju materijala i integraciju u stvarne solarne ćelije (npr. tandem dizajne). Ključno pitanje je kako preneti ove molekulske efekte u stabilne, jeftine i industrijski primenljive fotonaponske uređaje.
Pomozite nam da budemo bolji.
