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 elméleti teljesítménye korlátozott a Shockley-Queisser határ néven ismert elméleti maximum miatt. William Shockley és Hans-Joachim Queisser 1961-es számításai szerint az egyetlen átmenetű napelem elméletileg 33,7 százalékos hatékonysággal képes működni, azaz a ráeső napfény energiájának legfeljebb 33,7 százalékát tudja elektromos energiává alakítani. A most kifejlesztett szingulett hasadási technológia viszont elméletileg megközelítőleg 45 százalékra tolhatja ki ezt a határt, ami óriási előrelépést jelent a napenergia-termelésben.

A kutatók – magyarázza a Science Blog – tetracén-dikarbonsavnak nevezett molekulák és különféle királis aminok kombinációjával különleges nanorészecskéket hoztak létre vízben. Ezek a nanorészecskék önmagukban olyan struktúrákká állnak össze, amelyek hatékonyan képesek az egyes fényrészecskéket (fotonokat) két különálló energiahordozóra felosztani. Ez a folyamat óriási sebességgel megy végbe. Amikor a csapat hasonló, királis szerkezet nélküli részecskéket tesztelt, egyáltalán nem figyeltek meg szingulett hasadást.

Az új technológia egyelőre még gyerekcipőben jár, azonban e felfedezés jelentősen továbbfejlesztett energiabegyűjtő technológiák, például napelemek kifejlesztéséhez vezethet. A kutatást az is jelentőssé teszi, hogy az eddigi SF-tanulmányok a szilárd anyagokra összpontosítottak, és kevéssé fókuszáltak a molekuláris szerveződés manipulálásának módjaira az SF-folyamat hatékonyságának maximalizálása érdekében.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.