湖南
太陽能一直被認為是解決能源危機的關鍵，但有個問題困擾了科學家幾十年：現在的太陽能電池效率上限是100%，這被稱為"肖克利-奎瑟極限"。最近，日本九州大學和德國美因茨大學的研究人員聯合發表在《美國化學會雜志》上的研究，打破了這個"絕對極限"，實現了約130%的能量轉換效率。
為什么太陽能電池效率這么低？這要從太陽能電池的工作原理說起。當陽光照射到太陽能電池時，光子撞擊半導體，把能量傳給電子，電子運動就產生了電流。但問題在于：低能的紅外光子能量不足，無法激發電子；而高能的藍光光子則會以熱量形式浪費掉多余能量。這種不平衡導致太陽能電池只能利用大約三分之一的入射陽光。
那怎么突破這個極限呢？研究人員采用了一種叫"單重態裂變"的技術。簡單講，就是讓一個高能激子分裂成兩個能量較低的激子，從而把能量翻倍。但這里有個難題：能量容易被一種叫"福斯特共振能量轉移"的機制"偷走"。
為了解決這個問題，研究人員找到了一種基于鉬的金屬配合物，能夠有效收集裂變過程中產生的能量。通過精心調整能量水平，他們減少了能量損失，實現了對增殖激子的選擇性提取。最終，當這個系統與四烯基材料結合時，成功實現了約130%的量子產率能量——也就是說，每吸收一個光子，大約能激活1.3個鉬基金屬配合物，超過了傳統極限。
這項研究目前還處于早期階段，研究團隊計劃將材料集成到固態系統中，以改善能量傳遞，更接近太陽能電池的實際應用。這個突破不僅對太陽能領域意義重大，還可能應用于LED和新興量子技術。
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