Sluneční světlo rozdělené na dvě části: Organická vrstva slibuje skok v účinnosti solární energie

3. 11. 2025

Singletové štěpení je proces, při kterém může být jediná částice světla – foton – rozdělena na dva balíčky energie, čímž se účinně zdvojnásobí elektrický výkon, když se použije na technologie využívající slunečního záření.

Tým UNSW známý jako "Omega Silicon" ukázal, jak to funguje na organickém materiálu, který by jednoho dne mohl být sériově vyráběn speciálně pro použití se solárními panely.

Většina dnešních solárních panelů je vyrobena z křemíku – což je spolehlivá a levná technologie. Účinnost křemíku má však své limity, přičemž nejlepší komerční články v současné době přeměňují na elektřinu asi 27 % slunečního světla. Teoretický strop je cca 29,4 %.

Singletové štěpení nabízí cestu přes tuto bariéru. Když sluneční světlo dopadne na určité organické materiály, jeden vysokoenergetický foton může vytvořit dvě excitace s nižší energií. To znamená, že se vyrobí dva balíčky využitelné energie namísto jednoho.

Doposud bylo výzvou najít správný materiál. Dřívější práce jiných týmů používaly sloučeninu zvanou tetracen, která fungovala dobře v laboratoři, ale pak se příliš rychle degradovala na vzduchu a ve vlhkosti, než aby byla praktická.

Tým UNSW nyní prokázal, že sloučenina zvaná DPND neboli dipyrrolonaftyridindion může dělat stejnou práci, přičemž zůstává stabilní v reálných venkovních podmínkách.

Objev vychází z více než desetiletého základního výzkumu vedeného profesorem Timem Schmidtem, vedoucím školy chemie UNSW. Jeho tým byl první na světě, který použil magnetická pole k odhalení klíčové části singletové štěpné dráhy.

Pochopením těchto základních fyzikálních principů byli vědci schopni navrhnout lepší materiály a struktury vrstev.

Nová technologie funguje tak, že na horní část konvenčního křemíkového článku přidá ultratenkou organickou vrstvu.

Teoretický limit pro solární panely využívající singletové štěpení je kolem 45 % účinnosti, což je obrovský skok vpřed oproti současné technologii.

Zdroj v angličtině: ZDE