5 november 2025, Sydney, Australien En forskargrupp från University of New South Wales (UNSW) har framgångsrikt visat den stabila "Singlet Fission"-effekten inom en kiselsolcellsarkitektur, vilket markerar ett betydande framsteg inom solcellsteknik. En ny era av ultra-hög-solenergi förväntas inledas av detta efterlängtade-genombrott, som förväntas krossa de teoretiska effektivitetsgränserna för nuvarande kiselpaneler.
"Shockley-Queisser Limit" har begränsat den största teoretiska effektiviteten hos konventionella enkla-kiselsolceller till cirka 29,4 % under många år. Hög-fotoner (som de från det blå spektrumet) som producerar överskottsvärme i stället för elektricitet står för en ansenlig del av den solenergi som går förlorad i dessa celler. Ett kraftfullt botemedel mot detta problem har föreslagits: Singlet Fission-effekten.
När en enstaka hög-foton träffar ett visst material, utför den en kemisk reaktion som skapar två "excitoner" (elektron-hålpar), vilket fördubblar den elektriska ström som produceras från den första fotonen.
Även om fenomenet har studerats i fysiklaboratorier, har instabiliteten hos de organiska materialen som används för att möjliggöra effekten hindrat dess praktiska tillämpbarhet i kommersiella kiselsolceller. Dessa material försämrades vanligtvis snabbt, vilket gjorde dem olämpliga för solpanelernas långa livslängd.
Den främsta framgången för UNSW-teamet var att upptäcka och använda ett nytt och mycket stabilt organiskt halvledarmaterial. Den har initierat Singlet Fission-processen med kisel och kan bibehålla sin struktur och funktionella förmåga under en längre period.
Huvudprofessorn för initiativet sade: "Vår forskning har framgångsrikt förvandlat Singlet Fission från en fascinerande laboratorienyfikenhet till en stabil, konstruerbar process." "En familj av stabila organiska föreningar som smidigt kan införlivas som ett skikt ovanpå en kiselcell har upptäckts. Detta skikt ökar den totala strömmen genom att fånga hög-energifotoner, utföra klyvning och effektivt överföra energin till kiselsubstratet. Att hitta ett material som är både extremt effektivt och hållbart var avgörande nog för daglig användning.
Den globala solenergiindustrin kan genomgå ett paradigmskifte som ett resultat av denna utveckling. Denna metod har potential att avsevärt öka energiomvandlingseffektiviteten för solceller utan att motsvarande höja produktionskostnaderna.
"Det här är den typ av grundläggande innovation som branschen har väntat på", sa en senior analytiker från ett företag för hållbar energi. Att påskynda världens övergång till förnybar energi beror på att kiselcelleffektiviteten höjs över dess nuvarande platå. En viktig teknik som skulle kunna öka utbredningen och överkomligheten för solel är stabil klyvning.
För att komma mot kommersiella-prototypceller koncentrerar UNSW-teamet nu på att förbättra materialets integration och utöka tillverkningsprocessen. Forskningen de genomförde kommer sannolikt att skapa ett buzz vid framtida konferenser och sammankomster i branschen, såsom nästa Global BC Technology Innovation Summit, efter att det har nämnts i ett manuskript som skickats till en respekterad vetenskaplig tidskrift.
Om University of New South Wales (UNSW):
En av Australiens ledande forsknings- och utbildningsinstitutioner, UNSW Sydney, hyllas för sitt banbrytande arbete inom fotovoltaisk vetenskap. I över fyra decennier har forskare legat i framkanten av solcellsteknik och konsekvent satt och slagit världsrekord för soleffektivitet.
