Naučnici neprestano pomeraju granice efikasnosti solarnih ćelija, odnosno koliko sunčeve svetlosti može da se pretvori u električnu energiju. Novi pristup omogućava razdvajanje energije prikupljene iz jednog svetlosnog fotona na dva dela, što pokreće dva uzbuđena stanja poznata kao eksitoni. Ovaj proces, poznat kao singlet fuzija, sprečava gubitak viška energije kao toplote.
Gubitak energije je jedan od razloga zbog kojih solarne ćelije obično dostižu maksimalno 33 procenta efikasnosti, što se naziva Shockley-Queisser limit. Hemičar Joichi Sasaki sa Univerziteta Kyushu u Japanu ističe da postoje dve glavne strategije za prevazilaženje ovog limita. Prva je konverzija infracrvenih fotona u vidljive fotone, dok je druga korišćenje singlet fuzije za generisanje dva eksitona iz jednog fotona.
Istraživači su koristili organsku molekulu tetracene kao materijal za razdvajanje, što omogućava rad singlet fuzije. Njene osobine čine je pogodnom za razdvajanje jednog paketa visoke energije na dva paketa niže energije putem elektronske ekscitacije. Međutim, singlet fuzija nije potpuno nova ideja i predstavlja samo deo priče.
Prethodni eksperimenti su se suočavali sa problemom davanja dovoljno vremena singlet fuziji da deluje pre nego što se energija izgubi ili prenese negde drugde. U ovom istraživanju, metalni element molibden je odabran zbog svojih specifičnih osobina. Kombinovanjem sa tetracenom, tim je uspeo da uhvati razdvojene eksitone u molibdenovom spoju.
Na kvantnom nivou, molibden deluje kao emitator sa promenom spina. Prvo zaključava energiju, a zatim koristi kvantnu promenu spina da pretvori nevidljive stanja u svetlost. To je dovelo do rezultata: 1,3 molibdenom zasnovana metalna kompleksa uzbuđena po apsorbovanom fotonu.
Istraživači naglašavaju da su ovo rani laboratorijski testovi. Sledeći koraci uključuju pretvaranje tečne otopine u čvrstu formu koja može biti postavljena na solarne panele, što će biti izazov. Takođe, postoji pitanje koliko dugo molibdenovi kompleksi mogu zadržati energiju da bi bila korisna.
Iako buduće praktične brige ne bi trebale umanjiti uzbuđenje zbog istraživanja, jasno je da postavlja put ka solarnim panelima koji mogu prevazići trenutne limite efikasnosti. Povećanje stopa konverzije na solarnim panelima moglo bi biti transformativno za energetsku industriju, posebno u kombinaciji sa novim mehanizmima skladištenja energije.
Ovo istraživanje predstavlja značajan korak ka razvoju materijala za amplifikaciju eksitona/fotona kombinovanjem materijala za singlet fuziju sa kompleksima prelaznih metala.
