5 نوامبر 2025، سیدنی، استرالیا یک تیم تحقیقاتی دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW) با موفقیت اثر پایدار "شکاف تک" را در معماری سلول خورشیدی سیلیکونی نشان داده است که نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در فناوری فتوولتائیک است. انتظار میرود با این پیشرفت طولانی-که انتظار میرود محدودیتهای بازده نظری پانلهای سیلیکونی فعلی را از بین ببرد، عصر جدیدی از انرژی خورشیدی فوقالعاده-با عملکرد-با عملکرد بالا آغاز شود.
"محدودیت شاکلی-کویسر" بیشترین بازده نظری سلولهای خورشیدی سیلیکونی تک پیوندی معمولی را برای سالها به حدود 29.4% محدود کرده است. فوتونهای پر انرژی (مانند فوتونهای طیف آبی) که گرمای اضافی تولید میکنند و نه الکتریسیته، مقدار قابلتوجهی از انرژی خورشیدی از دست رفته در این سلولها را تشکیل میدهند. یک درمان قوی برای این مشکل پیشنهاد شده است: اثر شکافت تکی.
هنگامی که یک فوتون با انرژی بالا به یک ماده خاص برخورد می کند، یک واکنش شیمیایی انجام می دهد که دو "اکسیتون" (الکترون-جفت حفره) ایجاد می کند، در نتیجه جریان الکتریکی تولید شده از فوتون اولیه را دو برابر می کند.
اگرچه این پدیده در آزمایشگاههای فیزیک مورد مطالعه قرار گرفته است، اما ناپایداری مواد آلی به کار رفته برای فعال کردن این اثر مانع از کاربرد عملی آن در فتوولتائیکهای سیلیکونی تجاری شده است. این مواد معمولاً به سرعت تخریب میشوند و برای طول عمر طولانی پانلهای خورشیدی مناسب نیستند.
موفقیت اولیه تیم UNSW کشف و استفاده از یک ماده نیمه هادی آلی جدید و بسیار پایدار بود. این فرآیند شکافت تک با سیلیکون را آغاز کرده است و می تواند ساختار و توانایی عملکردی خود را برای مدت طولانی حفظ کند.
استاد اصلی این ابتکار اظهار داشت: "تحقیق ما با موفقیت Singlet Fission را از یک کنجکاوی آزمایشگاهی جذاب به یک فرآیند پایدار و مهندسی تبدیل کرده است." "خانواده ای از ترکیبات آلی پایدار که می توانند به آرامی به عنوان یک لایه در بالای سلول سیلیکونی گنجانده شوند، کشف شده است. این لایه با گرفتن فوتون های پر انرژی، انجام شکافت، و انتقال موثر انرژی به زیرلایه سیلیکونی، جریان کل را افزایش می دهد. یافتن ماده ای که هم بسیار موثر و هم بادوام باشد برای استفاده روزمره به اندازه کافی ضروری بود.
صنعت خورشیدی در سراسر جهان ممکن است در نتیجه این توسعه دستخوش تغییر پارادایم شود. این روش پتانسیل افزایش قابل توجهی راندمان تبدیل انرژی سلول های خورشیدی را بدون افزایش هزینه های تولید دارد.
یک تحلیلگر ارشد از یک شرکت انرژی پایدار گفت: "این نوع نوآوری اساسی است که صنعت منتظر آن بوده است." تسریع تغییر جهان به سمت انرژیهای تجدیدپذیر به افزایش کارایی سلولهای سیلیکونی در فلات فعلی آن بستگی دارد. یکی از فناوریهای مهمی که میتواند فراگیر بودن و مقرون به صرفه بودن برق خورشیدی را افزایش دهد، شکافت منفرد پایدار است.
برای دستیابی به سلولهای نمونه اولیه{0} درجه تجاری، تیم UNSW اکنون روی بهبود یکپارچگی مواد و گسترش فرآیند ساخت متمرکز شده است. تحقیقاتی که آنها انجام دادند احتمالاً در کنفرانسها و گردهماییهای آینده در این صنعت، مانند نشست جهانی نوآوری فناوری بریتیش کلمبیا، پس از ذکر آن در دست نوشتهای که به یک مجله علمی معتبر ارائه شده است، سر و صدایی ایجاد خواهد کرد.
درباره دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW):
یکی از موسسات تحقیقاتی و آموزشی پیشرو استرالیا، UNSW سیدنی، به دلیل کار پیشگام خود در علم فتوولتائیک مورد تحسین قرار گرفته است. برای بیش از چهار دهه، محققان در خط مقدم فناوری سلول های خورشیدی بوده و به طور مداوم رکوردهای جهانی را برای بهره وری خورشیدی ثبت کرده و شکسته اند.
