ทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยนิวเซาธ์เวลส์ (UNSW) ประสบความสำเร็จในการแสดงผล "Singlet Fission" ที่เสถียรภายในสถาปัตยกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ ยุคใหม่ของพลังงานแสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูง-สูงพิเศษ-คาดว่าจะนำมาด้วย-ความก้าวหน้าที่รอคอยมานานนี้ ซึ่งคาดว่าจะทำลายขีดจำกัดประสิทธิภาพทางทฤษฎีของแผงซิลิคอนในปัจจุบัน
"Shockley-Queisser Limit" ได้จำกัดประสิทธิภาพทางทฤษฎีสูงสุดของเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนทางแยกทางเดียวแบบเดิมๆ ไว้ที่ประมาณ 29.4% เป็นเวลาหลายปี โฟตอนพลังงานสูง- (เช่น โฟตอนจากสเปกตรัมสีน้ำเงิน) ที่ผลิตความร้อนส่วนเกินแทนที่จะเป็นไฟฟ้าเป็นสาเหตุของพลังงานแสงอาทิตย์ที่สูญเสียไปในเซลล์เหล่านี้ในปริมาณมาก มีการแนะนำวิธีแก้ปัญหาที่มีศักยภาพสำหรับปัญหานี้: เอฟเฟกต์ Singlet Fission
เมื่อโฟตอนพลังงานสูง-ตัวหนึ่งกระทบกับวัสดุชนิดใดชนิดหนึ่ง มันจะเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้เกิด "สารกระตุ้น" สองตัว (คู่รูอิเล็กตรอน-) ซึ่งจะทำให้กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโฟตอนเริ่มแรกนั้นเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า
แม้ว่าปรากฏการณ์นี้จะได้รับการศึกษาในห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ แต่ความไม่แน่นอนของวัสดุอินทรีย์ที่ใช้เพื่อให้เกิดผลกระทบได้ขัดขวางการนำไปใช้จริงในเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนเชิงพาณิชย์ วัสดุเหล่านี้มักจะเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว ทำให้ไม่เหมาะสมกับอายุการใช้งานที่ยาวนานของแผงโซลาร์เซลล์
ความสำเร็จหลักของทีมงาน UNSW คือการค้นพบและใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์อินทรีย์แบบใหม่ที่มีความเสถียรสูง ได้เริ่มกระบวนการ Singlet Fission ด้วยซิลิคอน และสามารถรักษาโครงสร้างและความสามารถในการทำงานไว้ได้เป็นระยะเวลานาน
ศาสตราจารย์หลักของโครงการริเริ่มนี้กล่าวว่า "งานวิจัยของเราประสบความสำเร็จในการเปลี่ยน Singlet Fission จากความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการที่น่าสนใจ มาเป็นกระบวนการที่มีเสถียรภาพและออกแบบได้" "กลุ่มสารประกอบอินทรีย์ที่มีความเสถียรซึ่งสามารถรวมเข้าด้วยกันได้อย่างราบรื่นเป็นชั้นบนเซลล์ซิลิคอนได้ถูกค้นพบแล้ว ชั้นนี้จะเพิ่มกระแสรวมโดยการจับโฟตอนที่พลังงานสูง- ทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชัน และการถ่ายโอนพลังงานไปยังสารตั้งต้นของซิลิกอนอย่างมีประสิทธิภาพ การค้นหาวัสดุที่มีทั้งประสิทธิผลอย่างยิ่งและทนทานเพียงพอสำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวันถือเป็นสิ่งสำคัญ
อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลกอาจได้รับการเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์อันเป็นผลมาจากการพัฒนานี้ วิธีการนี้มีศักยภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของเซลล์แสงอาทิตย์ได้อย่างมาก โดยไม่ทำให้ต้นทุนการผลิตเพิ่มขึ้นตามไปด้วย
“นี่คือนวัตกรรมพื้นฐานประเภทหนึ่งที่อุตสาหกรรมรอคอย” นักวิเคราะห์อาวุโสจากบริษัทพลังงานที่ยั่งยืนกล่าว การเร่งให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของโลกไปสู่พลังงานทดแทนนั้นขึ้นอยู่กับการเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์ซิลิคอนเหนือระดับที่ราบสูงในปัจจุบัน เทคโนโลยีที่สำคัญอย่างหนึ่งที่สามารถเพิ่มความแพร่หลายและความสามารถในการจ่ายไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ได้คือการแยกตัวของเสื้อกล้ามที่เสถียร
เพื่อก้าวไปสู่เซลล์ต้นแบบ-เชิงพาณิชย์ ขณะนี้ทีมงาน UNSW กำลังมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงการบูรณาการวัสดุและขยายกระบวนการผลิต งานวิจัยที่พวกเขาดำเนินการมีแนวโน้มที่จะสร้างความฮือฮาในการประชุมและการรวมตัวกันในอุตสาหกรรมในอนาคต เช่น การประชุมสุดยอดนวัตกรรมเทคโนโลยี BC ระดับโลกครั้งต่อไป หลังจากที่ได้มีการกล่าวถึงในต้นฉบับที่ส่งไปยังวารสารทางวิทยาศาสตร์ที่น่าเชื่อถือ
เกี่ยวกับมหาวิทยาลัยนิวเซาธ์เวลส์ (UNSW):
UNSW Sydney หนึ่งในสถาบันวิจัยและการศึกษาชั้นนำของออสเตรเลีย ได้รับการยกย่องจากผลงานบุกเบิกด้านวิทยาศาสตร์พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นเวลากว่าสี่ทศวรรษที่นักวิจัยอยู่ในแถวหน้าของเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ โดยสร้างและทำลายสถิติโลกในด้านประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์อย่างต่อเนื่อง