Istraživači sa Sveučilišta Kyushu u Japanu, u suradnji s kolegama sa Sveučilišta Johannes Gutenberg u Mainzu, razvili su inovativni molekularni sustav koji omogućuje solarnim ćelijama da premaše realnu granicu iskoristivosti od 100%. Koristeći metalni kompleks na bazi molibdena, poznat kao “spin-flip emiter”, znanstvenici su uspjeli uhvatiti i potom umnožiti energiju dobivenu iz sunčeve svjetlosti. Ovaj proces rezultirao je kvantnim prinosom od približno 130%, što u praksi znači da je proizvedeno više nositelja energije nego što je apsorbirano fotona.
Preskočene dosadašnje barijere
Moderni solarni paneli, kao što znamo, iskorištavaju tek manji dio dostupne energije. Glavnu prepreku predstavlja Shockley-Queisserova granica, zbog koje se fotoni niske energije ne aktiviraju, dok se visokoenergetski fotoni plave svjetlosti gube u obliku topline. Zbog tih ograničenja, konvencionalne ćelije uspijevaju iskoristiti samo oko trećine dolazne sunčeve svjetlosti, što je desetljećima predstavljalo fizičku granicu za ovu industriju.
Eksiton je neutralna kvazičestica sastavljena od jednoga elektrona i jedne šupljine koji su vezani Coulombovom silom
Kako bi preskočili tu barijeru, tim se fokusirao na proces pod nazivom singletna fisija, koju znanstvenici često nazivaju “tehnologijom iz snova”. U standardnim uvjetima, jedan foton stvara jedan eksiton, no unutar ovog procesa taj se eksiton dijeli na dva eksitona niže energije. Iako materijali poput tetracena podržavaju ovaj proces, ključni izazov bio je kako učinkovito prikupiti tu energiju prije nego što bude izgubljena.
Rješenje je pronađeno u precizno projektiranim metalnim kompleksima. “Spin-flip emiter” na bazi molibdena omogućuje elektronu da promijeni svoj spin tijekom apsorpcije ili emisije bliske infracrvene svjetlosti, čime selektivno hvata umnoženu energiju generiranu singletnom fisijom. Pažljivim prilagođavanjem energetskih razina, istraživački tim uspio je minimizirati gubitke i omogućiti ekstrakciju višestrukih eksitona, čime je dokazana mogućnost proizvodnje više energije iz istog broja fotona.
Budućnost solarnih ćelija
Ovaj uspjeh rezultat je bliske međunarodne suradnje, u kojoj je važnu ulogu imao Adrian Sauer, student iz Mainza na razmjeni u Japanu, koji je skrenuo pozornost na materijal koji se dugo proučavao u Njemačkoj. Kombinacijom tih saznanja s materijalima na bazi tetracena u otopini, sustav je uspješno prikupio energiju s prinosom od 130%. To potvrđuje da je za svaki apsorbirani foton aktivirano približno 1,3 metalna kompleksa, što predstavlja značajan iskorak u odnosu na uobičajena ograničenja.
Iako je istraživanje trenutno u fazi dokaza koncepta, krajnji cilj je integracija ovih materijala u gotove sustave kako bi se poboljšao prijenos energije i omogućila praktična primjena u solarnim panelima nove generacije. Osim u solarnoj energiji, otkrića objavljena u časopisu Journal of the American Chemical Society mogla bi potaknuti napredak u razvoju LED rasvjete te novih kvantnih tehnologija, otvarajući nove puteve za manipulaciju svjetlošću i energijom na molekularnoj razini.
Datum i vrijeme objave: 13.04.2026 – 06:33 sati
