次世代太陽電池によるネットゼロへの道のりをシングレットフィッションで照らす

Tokyo科学者たちは新しい太陽電池の効率を向上させるために、光子をより小さな部分に分割する技術を開発しています。UNSWシドニーの研究者たちは、この技術についての研究を「ネイチャー・ケミストリー」に発表し、シングレットフィッションというプロセスを解説しています。このプロセスは、現在のシリコン太陽電池技術をさらに向上させる可能性があります。

現在の多くの太陽光パネルはシリコン製で、日光を電気に変換しますが、その効率はあまり高くありません。最高のシリコン太陽電池でも効率は約27.3%で、その限界である29.4%に近づいています。ティム・シュミット教授やネッド・エキンス＝ドーケス教授のような科学者たちは、シングレットフィッションというプロセスを使用することで、これらをさらに効率的にできると考えています。

シングレットフィッションは光子を小さなエネルギー単位に分割することで、太陽電池の効率を向上させることができます。これにより、高エネルギーの青色光子からの熱としてのエネルギー損失が特に減少します。磁場を利用して、シングレットフィッションの過程を遅らせ、詳細に理解することが可能になりました。UNSWは、ARENAからの資金提供を受けて30%以上の効率を目指した試作品の作成を目標としています。

シングレット・フィッションは、1つの光子から2つのエネルギーユニットを生成するプロセスであり、エネルギーが熱として失われるのを抑え、太陽電池の効率を向上させます。光の色によって光子のエネルギーの大きさは異なり、青い光子は赤い光子よりも多くのエネルギーを持っています。現在、太陽電池はすべての光を単一のエネルギーレベルに変換するため、大量の熱損失が発生しています。

シングレットフィッションを行う層を追加することで、シリコン太陽電池はより多くの太陽光を利用し、廃棄を減少させることができます。この新たな層により、パネルに供給される電流が増加し、効率が向上します。

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単一励起分裂の理解は困難です。研究者たちは、レーザー光の一つの波長を使って材料を励起し、電磁石を使って磁場を追加しました。これによりプロセスが遅くなり、研究がしやすくなりました。この方法はこれまで試みられたことがありませんでした。彼らの単一励起分裂が分子レベルでどのように作用するかの理解は、有用な応用の開発に一歩近づくものでした。

オーストラリア再生可能エネルギー庁（ARENA）は、ウルトラコストソーラー計画を通じて研究を支援しています。このプログラムの目的は、2030年までに30%以上の効率で、1ワットあたり30セント未満のコストで太陽電池を開発することです。この目標は、シングレットフィッション技術を活用して、太陽エネルギーの効率を向上させる可能性を示しています。

シュミット教授とエキンズ・ドークス教授は、新たな洞察を基にプロトタイプを開発できると考えています。彼らは技術を市場に出すために業界のパートナーと協力しています。成功すれば、再生可能エネルギー分野で大きな進展となるでしょう。

光エネルギーの新しい利用法は、将来の太陽光発電において重要な役割を果たす可能性があります。これにより、太陽光パネルの効率が向上し、排出量削減に貢献します。優れた太陽電池技術は、クリーンで持続可能なエネルギーの未来にとって不可欠です。