دانشمندان ژاپنی و آلمانی موفق شدند یکی از قدیمیترین محدودیتهای علمی در حوزه انرژیهای خورشیدی را کنار بزنند و به بازدهی ۱۳۰ درصدی در تبدیل نور خورشید به حاملهای انرژی الکتریکی دست یابند؛ رکوردی که بهطور بالقوه میتواند آینده تولید انرژی پاک را متحول کند.
سلولهای خورشیدی متداول تنها میتوانند بخشی از طیف نور خورشید را به برق تبدیل کنند و طبق «محدودیت شاکلی–کوایسر» که در سال 1961 معرفی شد، سقف بازدهی آنها حدود ۳۳ درصد است. دلیل این محدودیت آن است که فوتونهای کمانرژی توسط سلول جذب نمیشوند و فوتونهای پرانرژی نیز به جای تولید برق، عمدتاً به گرما تبدیل میشوند.
در پژوهش تازه، محققان نشان دادند که میتوان با روشی نوآورانه این محدودیت را دور زد. آنها با تاباندن نور آبی پرانرژی به ترکیبی از تتراسن (Tetracene) و مولیبدن (Molybdenum) موفق شدند انرژی یک فوتون را به دو اکسایتون قابل استفاده تقسیم کنند. این فرایند که به «شکافت منفرد» (Singlet Fission) معروف است، امکان برداشت انرژی بیش از مقدار ورودی را فراهم میکند و به همین دلیل بازدهی ۱۳۰ درصدی ثبت شده است.
به گفته محققان، افزودن مولیبدن نقش کلیدی در پایداری و کارآمدی این فرایند داشته و مشکلات پیشین تتراسن در تبدیل انرژی را برطرف کرده است.
این پژوهش نشان میدهد که سقف بازدهی سلولهای خورشیدی برخلاف تصور رایج، یک محدودیت مطلق و تغییرناپذیر نیست. هرچند آزمایشهای انجامشده فعلاً فقط در شرایط کنترلشده آزمایشگاهی انجام شدهاند، اما این پیشرفت علمی میتواند در نهایت مسیر توسعه پنلهایی با بازدهی دو برابر نمونههای فعلی را هموار کند.
در حال حاضر کارآمدترین پنلهای خورشیدی تجاری بازدهی حدود ۲۵ درصد دارند و انتظار نمیرود که فناوریهای تولید فعلی بهسرعت تحت تأثیر این یافته قرار گیرند. با این حال، نتایج این مطالعه یک گام مهم در جهت توسعه نسل بعدی سلولهای خورشیدی با توان تبدیل بسیار بالاتر به شمار میرود.
