Shkencëtarët kanë zhvilluar një qasje të re që mund të përmirësojë ndjeshëm efikasitetin e teknologjive diellore, duke përdorur një sistem molekular të aftë të “nxjerrë” më shumë energji nga drita e diellit sesa mendohej më parë e mundur. Hulumtimi, i publikuar më 25 mars në Journal of the American Chemical Society, është udhëhequr nga studiues të Universitetit Kyushu në Japoni, në bashkëpunim me Universitetin Johannes Gutenberg Mainz në Gjermani.
Energjia diellore është një nga shtyllat kryesore për uljen e varësisë nga lëndët djegëse fosile dhe në luftën kundër ndryshimeve klimatike. Edhe pse Dielli vazhdimisht furnizon Tokën me sasi të mëdha energjie, qelizat diellore moderne shfrytëzojnë vetëm një pjesë të saj. Arsyeja është një kufizim fizik i njohur, i quajtur kufiri Shockley–Queisser, i cili për një kohë të gjatë është konsideruar pothuajse i pakapërcyeshëm.
Si humbet një pjesë e energjisë diellore?
Qelizat diellore prodhojnë energji elektrike kur fotonet e dritës godasin një gjysmëpërçues dhe transferojnë energjinë e tyre te elektronet. Por jo të gjithë fotonet janë njësoj të dobishëm. Fotonet infra të kuqe me energji të ulët nuk mund t’i ngacmojnë mjaftueshëm elektronet, ndërsa fotonet me energji të lartë (si drita blu) humbasin tepricën e energjisë në formë nxehtësie. Për këtë arsye, qelizat klasike diellore shfrytëzojnë vetëm rreth një të tretën e energjisë që marrin.
Fisioni singlet: një grimcë, dy ngacmime
Ekipi u fokusua në një proces të quajtur fision singlet, shpesh i përshkruar si një “teknologji ëndrre” për përmirësimin e konvertimit të dritës në energji. Normalisht, një foton krijon vetëm një eksiton (një gjendje e ngacmuar që transporton energji). Por në këtë proces, një eksiton mund të ndahet në dy eksitone triplet me energji më të ulët, duke dyfishuar potencialisht energjinë e dobishme.
Problemi është se ky proces është i vështirë për t’u shfrytëzuar praktikisht. Energjia shpesh humbet përmes një mekanizmi të quajtur transfer rezonant i energjisë Förster (FRET), përpara se eksitonet e krijuara të mund të përdoren.
Kompleksi i molibdenit si zgjidhje kyçe
Për të kapërcyer këtë problem, studiuesit përdorën një kompleks metalik me bazë molibdeni, i njohur si emetues “spin-flip”. Ky sistem i mundëson elektronit të ndryshojë spin-in gjatë absorbimit ose emetimit të dritës infra të kuqe, duke e ndihmuar të marrë në mënyrë efikase energjinë triplet të krijuar nga fisioni singlet.
Duke përshtatur me kujdes nivelet energjetike, shkencëtarët arritën të reduktojnë humbjet përmes FRET dhe të nxjerrin më mirë eksitonet e shumëzuara. Në kombinim me materiale me bazë tetraceni, sistemi në solucion arriti një rendiment kuantik rreth 130%. Kjo do të thotë se për çdo foton të absorbuar, aktivizoheshin rreth 1.3 komplekse molibdeni – pra krijoheshin më shumë bartës energjie sesa kishte fotone hyrëse.
Çfarë do të thotë kjo për teknologjitë e ardhshme?
Edhe pse bëhet fjalë për një provë koncepti, rezultatet tregojnë një drejtim të ri për zhvillimin e qelizave diellore më të avancuara. Hapi tjetër do të jetë integrimi i këtyre materialeve në sisteme të ngurta, çka mund të mundësojë përdorim praktik në pajisje reale.
Përveç energjisë diellore, kjo strategji mund të përdoret edhe në teknologjitë LED dhe në pajisje të reja kuantike. Nëse studimet e ardhshme konfirmojnë efikasitetin edhe në kushte reale, kjo qasje mund të bëhet një pjesë e rëndësishme e gjeneratës së ardhshme të teknologjive energjetike.
Përgatiti dhe përshtati:
WWW.STUDENTËT.MK
