کشف مولکول آلی P3TTM: انقلاب در ساخت سلول‌های خورشیدی سبک و کارآمد
پژوهشگران دانشگاه کمبریج موفق به شناسایی یک نیمه‌رسان آلی نوین شده‌اند که می‌تواند مبنای نسل جدیدی از سلول‌های خورشیدی قرار گیرد. این ماده با نام P3TTM تنها با استفاده از یک ترکیب آلی ساده، قابلیت جذب نور و تولید بارهای الکتریکی متحرک را دارد.
تا پیش از این، دانشمندان معتقد بودند که مکانیزم‌های قوی جذب فوتون و جداسازی بارهای الکتریکی منحصر به مواد غیرآلی همچون اکسیدهای فلزی است. اما تیم علمی کمبریج در مطالعه اخیر خود ثابت کرد که این پدیده در یک مولکول آلی درخشان نیز محقق می‌شود.
🔗 بیشتر بخوانید: ستاره سهیل چیست؟ همه چیز درمورد دومین ستاره درخشان آسمان_دانستنی
مکانیزم عملکرد مولکول P3TTM در سلول‌های خورشیدی
این نیمه‌رسان آلی در هسته‌ی خود یک الکترون جفت‌نشده جای داده است. این ویژگی منحصر‌به‌فرد، خواص الکترونیکی و مغناطیسی تازه‌ای را به ماده می‌بخشد. بر اساس توضیحات «بیون لی»، رهبر تیم تحقیق، وقتی مولکول‌های P3TTM به‌صورت متراکم در کنار هم قرار می‌گیرند، الکترون‌های جفت‌نشده به‌ترتیب هم‌راستا می‌شوند. این پدیده که پیش‌تر تنها در مواد غیرآلی پیچیده مشاهده می‌شد، در فیزیک حالت جامد با نام «رفتار موت-هابارد» (Mott-Hubbard behavior) شناخته می‌شود.
این چینش ویژه باعث می‌شود که با جذب نور، الکترون‌ها به‌سرعت به بارهای مثبت و منفی تفکیک شوند؛ جریانی که به‌سادگی به جریان برق قابل استفاده تبدیل می‌گردد.
🔗 بیشتر بخوانید: سرگی برین می‌گوید تقریباً هر روز روی هوش مصنوعی در گوگل کار می‌کند_دانستنی
برای اثبات مفهوم، محققان یک نمونه آزمایشی سلول خورشیدی با لایه‌ای از P3TTM ساختند. نتایج نشان داد که تحت تابش نور، این دستگاه بازدهی بسیار بالایی دارد و تقریباً تمام فوتون‌های جذب‌شده به انرژی الکتریکی مفید تبدیل می‌شوند.
پروفسور «هیوگو برونستین»، از نویسندگان اصلی مقاله، بیان می‌دارد:
«ما تنها طراحی‌های پیشین را بهینه نکرده‌ایم، بلکه باب تازه‌ای در کتاب‌های درسی فیزیک گشوده‌ایم و اثبات کرده‌ایم که مواد آلی نیز به‌تنهایی قادرند بارهای الکتریکی تولید کنند.»
با رفع یکی از معماهای دیرینه فیزیک، این کشف مسیر جدیدی برای تولید سلول‌های خورشیدی ساده‌تر، سبک‌تر، کم‌هزینه‌تر و با کارایی بالا باز می‌کند؛ تکنولوژی‌ای که می‌تواند نقشی کلیدی در تسریع گذار جهانی به سمت انرژی پایدار ایفا نماید.
نتایج این تحقیق در نشریه معتبر Nature Materials منتشر شده است.
