133%-os napelem: úgy tűnik, hogy a napelemek hatásfoka valóban túllépheti az eddig ismert elméleti korlátokat.
A napelemek teljesítménye új dimenziókba emelkedhet egy japán kutatócsoport forradalmi technikájának révén. Ezzel a megoldással a napelemek hatékonysága túllépheti a korábban felállított elméleti korlátokat, új lehetőségeket nyitva meg a megújuló energia világában.
A japán kutatók új módszert fedeztek fel a napelemek energiatermelésének fokozására a szingulett hasadásnak (SF-nek) nevezett folyamat segítségével. A szingulett hasadás során egy fényrészecséből két energiarészecske keletkezhet.
A Kyushu Egyetem szakemberei egy újszerű módszert mutattak be ennek az energia-sokszorozó folyamatnak a fokozására: olyan molekuláris struktúrákat alkalmaztak, amelyek tükrözik egymást, hasonlóan az ember bal és a jobb kezéhez, azonban nem helyezhetők egymásra. Ezek a "királis" struktúrák, ha megfelelően vannak elrendezve, jelentősen növelhetik a szingulett hasadás hatékonyságát.
A jelenlegi napelemek hatékonysága korlátozott a Shockley-Queisser határ által, amely az elméleti maximális teljesítményt jelöli. William Shockley és Hans-Joachim Queisser 1961-ben végzett kutatásai alapján az egyetlen átmenetű napelemek elméletileg legfeljebb 33,7 százalékos hatékonysággal működhetnek. Ez azt jelenti, hogy a napfényből származó energia legfeljebb 33,7 százalékát képesek elektromos árammá alakítani. Az újonnan kifejlesztett szingulett hasadási technológia viszont elméletileg lehetővé teszi ennek a határnak a kiterjesztését körülbelül 45 százalékra. Ez a fejlődés forradalmasíthatja a napenergia hasznosítását, jelentős előnyöket kínálva a fenntartható energiaforrások terén.
A Science Blog szerint a kutatók egy izgalmas felfedezést tettek: tetracén-dikarbonsav molekulák és különféle királis aminok kombinálásával innovatív nanorészecskéket állítottak elő vízben. Ezek a nanorészecskék rendkívüli módon képesek önállóan olyan struktúrákká rendeződni, amelyek hatékonyan osztják fel az egyes fényrészecskéket (fotonokat) két külön energiahordozóra. A folyamat sebessége lenyűgöző, hiszen villámgyorsan zajlik. Érdekes módon, amikor a kutatócsapat hasonló, királis szerkezet nélküli részecskéket vizsgált, nem tapasztaltak szingulett hasadást, ami még inkább kiemeli a királis struktúrák fontosságát ezen a területen.
Az új technológia még gyerekcipőben jár, de ez a felfedezés komoly lépést jelenthet az energiagyűjtés terén, különösen a napelemek fejlesztésében. Különösen izgalmas, hogy a kutatás fókusza eddig a szilárd anyagokra irányult, miközben a molekuláris szerveződés manipulálásával kapcsolatos lehetőségeket eddig alig vizsgálták. Ez a megközelítés új utakat nyithat meg az SF-folyamatok hatékonyságának növelésében.
