Солнечные панели будущего: экспериментальная ячейка превысила «100%» за счет квантового трюка

Группа исследователей сообщила о достижении около 130% так называемой квантовой эффективности в экспериментальной солнечной ячейке, что долгое время считалось практически недостижимой планкой. Речь не идет о нарушении законов сохранения энергии: ученым удалось получить больше носителей заряда, чем падающих фотонов, благодаря особому квантовому процессу под названием синглетный фишн.​

В основе работы лежит использование специального металлоорганического комплекса, который после поглощения фотона в возбужденном состоянии «распадается» на два триплетных возбуждения. Проще говоря, один квант света способен породить сразу пару возбужденных частиц, которые затем превращаются в электрический ток. Это и позволяет поднять внутреннюю квантовую эффективность ячейки примерно до 130%, то есть создать больше зарядовых носителей, чем число поглощенных фотонов.​

Экспериментальные образцы пока далеки от массового производства: прототипы требуют стабильных материалов, точного контроля структуры и интеграции с классическими кремниевыми элементами. Тем не менее, сам факт устойчивой демонстрации столь высокого показателя воспринимается как прорыв, который может открыть путь к солнечным панелям нового поколения. В перспективе сочетание традиционного кремния с подобными слоями на основе органических соединений может заметно поднять реальный КПД коммерческих модулей без радикального удорожания.​

Отдельное направление работы — поиск материалов, которые смогут воспроизводить эффект синглетного фишна в широком спектральном диапазоне при сохранении химической устойчивости. Если такие системы удастся адаптировать к промышленным технологиям производства, энергетика получит инструмент для более плотного «сбора» солнечной радиации, что особенно важно на фоне растущего спроса на возобновляемые источники.