Naučnici razvili materijal koji efikasnije pretvara svjetlost u električnu energiju
Naučnici sa Kyushu University i Johannes Gutenberg University Mainz razvili su novi molekularni materijal koji u laboratorijskim uslovima pokazuje poboljšanu sposobnost pretvaranja sunčeve svjetlosti u električnu energiju. Istraživanje se odnosi na unapređenje procesa u oblasti fotovoltaika i fokusirano je na način na koji se energija svjetlosti prenosi i koristi unutar materijala.
Prema objavljenim rezultatima, novi sistem koristi napredne molekularne mehanizme koji omogućavaju efikasnije iskorištavanje energije fotona. Umjesto da se energija svjetlosti pretvara u jedan električni nosilac naboja, dio energije se može raspodijeliti na više pobuđenih stanja u materijalu, čime se povećava ukupni broj generisanih nosilaca naboja.
Kako funkcioniše novi materijal
U klasičnim solarnim ćelijama, jedan foton svjetlosti u većini slučajeva generiše jedan elektron. Višak energije koji dolazi iz fotona često se gubi u obliku toplote, što ograničava ukupnu efikasnost sistema.
U novom molekularnom pristupu istraživači su koristili procese koji omogućavaju da se energija fotona efikasnije raspodijeli unutar materijala. Ključnu ulogu imaju kvantni mehanizmi, uključujući singlet fission, gdje se jedno pobuđeno stanje može podijeliti na više energetskih nosilaca.
Šta znači 130% kvantne efikasnosti
Mjerenja u laboratorijskim uslovima pokazala su kvantnu efikasnost od oko 130%. To znači da je broj generisanih električnih nosilaca bio veći od broja apsorbovanih fotona.
PROČITAJTE JOŠ Naučnici otkrili “cestu od cigle” na dnu Tihog okeana: “Ovo je bizarno”
Važno je naglasiti da se ovaj podatak ne odnosi na ukupnu energetsku efikasnost solarnih panela, niti znači da sistem proizvodi više energije nego što prima. Radi se o kvantnom opisu ponašanja čestica unutar materijala, a ne o kršenju zakona očuvanja energije.
Potencijal primjene u budućim solarnim tehnologijama
Istraživanje je trenutno u ranoj, eksperimentalnoj fazi i ograničeno je na laboratorijske uslove. Naučnici ističu da je sljedeći korak ispitivanje stabilnosti materijala i mogućnosti njegove primjene u realnim solarnim ćelijama.
Ako se pokaže uspješnim u praktičnoj primjeni, ovakav pristup bi mogao doprinijeti razvoju novih generacija solarnih materijala sa boljim iskorištavanjem sunčeve energije, posebno u dijelu spektra koji se danas u velikoj mjeri gubi.
Ovo istraživanje predstavlja napredak u razumijevanju procesa koji se odvijaju unutar solarnih materijala. Iako još nema komercijalnu primjenu, rezultati ukazuju na mogućnost razvoja efikasnijih fotonaponskih sistema u budućnosti kroz preciznije upravljanje energijom na molekularnom nivou.
