Nový solární průlom může překonat dlouhodobou bariéru účinnosti. Vědci využili kovový komplex fungující na principu „spin-flip“ k zachycení a násobiení energie ze slunečního záření prostřednictvím singletové fisie. Výsledkem byla přibližně 130% účinnost, což znamená, že bylo vytvořeno více nosičů energie, než bylo absorbováno fotonů. To by mohlo v budoucnu vést k výrazně výkonnějším solárním panelům.
Vědci našli způsob, jak překonat hranici 100% solární účinnosti tím, že násobí energii ze slunečního záření pomocí nového molekulárního systému. Tento přístup by mohl připravit půdu pro solární technologie nové generace.
Solární energie hraje klíčovou roli ve snaze snížit závislost na fosilních palivech a řešit změnu klimatu. Slunce každý okamžik dodává Zemi obrovské množství energie, přesto moderní solární články zachycují jen malou část z ní. Toto omezení je způsobeno dlouhodobým „fyzikálním stropem“, který bylo obtížné překonat.
Ve výzkumu publikovaném v časopisu Journal of the American Chemical Society vědci z japonské Kjúšúské univerzity ve spolupráci s partnery z Univerzity Johannese Gutenberga (JGU) v německém Mohuči vyvinuli nový způsob, jak tuto bariéru překonat. Použili kovový komplex na bázi molybdenu, známý jako emitor typu „spin-flip“, k zachycení přebytečné energie generované prostřednictvím singletové fisie (SF), která je často označována jako „snová technologie“ pro zlepšení přeměny světla.
Tímto přístupem tým dosáhl účinnosti přeměny energie přibližně 130 %, čímž překročil tradiční limit 100 % a otevřel cestu k pokročilejším solárním technologiím.
Jak fungují solární články a proč se energie ztrácí
Solární články vyrábějí elektřinu tehdy, když fotony ze slunečního záření dopadnou na polovodič a přenesou energii na elektrony, čímž je uvedou do pohybu a vytvoří elektrický proud. Tento proces lze přirovnat ke štafetě, při níž je energie předávána z jedné částice na druhou.
Ne všechny fotony jsou však stejně užitečné. Nízkoenergické infračervené fotony nemají dostatek energie k aktivaci elektronů, zatímco vysokoenergetické fotony, jako je modré světlo, ztrácejí svou přebytečnou energii ve formě tepla. Z tohoto důvodu mohou solární články využít přibližně jen třetinu dopadajícího slunečního světla. Toto omezení je známo jako Shockleyho-Queisserův limit a zůstává zásadní výzvou.
Singletová fise nabízí způsob, jak energii násobit
„Máme dvě hlavní strategie, jak tento limit překonat,“ říká Yoichi Sasaki, docent na Fakultě inženýrství Kjúšúské univerzity. „Jedna spočívá v přeměně nízkoenergických infračervených fotonů na vysoce energetické viditelné fotony. Druhá, které se zde věnujeme, využívá SF ke generování dvou excitonů z jednoho excitonového fotonu.“
Za běžných podmínek produkuje každý foton po excitaci pouze jeden singletový excitón ve spinovém stavu. Při singletové fisi se tento jeden excitón může rozštěpit na dva nízkoenergické tripletové excitony, což by mohlo efektivně zdvojnásobit dostupnou energii. Přestože určité materiály, jako je tetracen, tento proces podporují, efektivní zachycení těchto excitonů bylo dosud obtížné.
Zdroj: sciencedaily.com
Zdroj: eTEC.NEWS
