دانشمندان موفق به ابداع تکنیکی برای افزایش قابل‌توجه انرژی حاصل از سلول‌های خورشیدی شدند.

سلول‌های خورشیدی امکان برداشت انرژی فراوان و تجدیدشدنی را فراهم می‌کنند.

گرچه بالاترین انرژی نور در طیف مرئی و فرابنفش رخ می‌دهد، بخش اعظم انرژی خورشیدی در مادون قرمز است.

سلول‌های خورشیدی در نور مادون قرمز کارآمدتر هستند، اما بخش اعظم انرژی حاصل از فوتون‌های پر انرژی‌تر را در بخش مرئی طیف نوری تلف می‌کنند.

زمانی که فوتونی جذب می‌شود، یک برانگیختگی الکترونی خلق می‌کند که صرف‌نظر از انرژی نور، به یک الکترون و یک روزنه دارای بار مثبت تقسیم می‌شود.

یک شیوه برای ارتقا کارایی، تقسیم انرژی فوتون‌های مرئی به دو فوتون است که موجب دوبرابر شدن جریان برق موجود در سلول خورشیدی می‌شود.

محققان دانشگاه کمبریج و دانشگاه مانس فرآیندی را بررسی کرده‌اند که در آن برانگیختگی الکترونی اولیه می‌تواند به یک جفت نیم‌برانگیختگی انرژی تقسیم شود.

این امر می‌تواند در مولکول‌های ارگانیک خاصی رخ دهد که در آن اثر مکانیکی کوانتومی چرخش الکترون، وضعیت چرخشی صفر یا «singlet» را برای دو برابر کردن انرژی توسط آرایه چرخشی یک یا «triplet» ایجاد می‌کند.

این مطالعه نشان می‌دهد فرایند شکافت singlet به یک جفت triplet به تعامل‌های بین مولکول‌ها بستگی دارد.

زمانی که ماده بسیار رقیق است، فاصله بین مولکول‌ها بزرگ بوده و شکافت رخ نمی‌دهد، اما هنگامی که محلول متراکم می‌شود، تصادم‌های بین مولکول‌ها بسیار تکرار می‌شود.

محققان دریاقتند فرایند شکافت درست زمانی که دو عدد از این مولکول‌ها با یکدیگر تماس پیدا می‌کنند و شکافت singlet نیز کاملا کارآمد است، رخ می‌دهد، به طوری که هر فوتونی دو triplet تولید می‌کند.

این مطالعه بنیادی دیدگاه‌های جدیدی را در خصوص فرایند شکافت ارائه می‌دهد و همچنین استفاده از شکافت، شیوه‌ای بسیار امیدبخش برای ارتقا سلول‌های خورشیدی است.

شیمی‌دان‌ها می‌توانند از این شیوه برای ساخت مواد جدیدی استفاده کنند.

تیم علمی حاضر در این مطالعه از ترکیبی از آزمایش‌های لیزر (که زمانبندی‌ها را با دقت بی‌نهایت اندازه‌گیری می‌کند) با شیوه‌های شیمیایی مورداستفاده برای مطالعه مکانیسم‌های واکنش استفاده کرده‌اند.

رویکرد جدید برای محققان امکان کند کردن فرآیند شکافت و مشاهده این آزمایش را فراهم کرد.

جزئیات این مطالعه در Nature Chemistry منتشر شد.