Görsel: Yazının devamında açıklanacak olan eksitonların (exciton) oluşumu ve bozunumlarını gösteren manyetik alan verisi. Buradaki eksitonlar tekli (singlet) fizyon ile üretildi.

Columbia University araştırmacıları, güneş hücrelerinin veya güneş pillerinin verimliliğini artıracak tekli fizyondan daha fazla güç elde etmenin bir yolunu geliştirmeyi başardı. Yeni jenerasyon elektrikli cihazların, güneş enerjisi santrallerinin ve batarya teknolojisinin gelişimine katkıda bulunacak bu gelişme Nature Chemistry'de yayımlandı.

Araştırma ekibi, tekli fizyon olarak bilinen süreçte organik moleküllerin belirli bir dizaynının her foton atımında iki eksiton üretebilecek şekilde detaylandırılabileceğini tespit etti. Bu koşullar altında eksitonlar, inorganik karşılığında olduğundan çok daha hızlı oluşabiliyor ve daha uzun süre hayatta kalıyor. Böylelikle, güneş hücresi tarafından absorbe edilen foton başına üretilen elektrik miktarı artıyor.

Singlet fizyon materyalleri için yeni bir dizayn kuralı geliştirdiklerini belirten araştırmanın başyazarı Dr. Luis Campos, bu sayede bugüne kadar yapılmış olan en verimli ve teknolojik açıdan kullanışlı intramoleküler tekli fizyon materyalini ürettiklerini öne sürdü.

Günümüzde üretilmiş veya kullanılmakta olan tüm modern güneş panelleri bilindik bir prensip ile çalışmaktadır: Bir foton atımı bir eksiton oluşturur ve bu eksiton elektrik akımına dönüştürülür. Tüm bu sürece de tekli (singlet) fizyon adı verilir. Bu güneş hücreleri yeni jenerasyon cihazlar için de temel oluşturuyor.

Henüz bebek adımlarını atmaya başlayan yeni jenerasyon teknolojisindeki en büyük sorun materyaller ile üretilen iki eksitonun nanosaniyeler ölçeğinde hayatta kalması! nedeni ile toplanıp elektriğe dönüştürülmesi engeliydi.

Mevcut araştırmada ise Campos ve araştırma ekibi, hızlı biçimde, görece çok daha uzun ömürlü eksiton üretebilecek organik moleküller dizayn ederek gelecek güneş enerjisi panelleri ve güneş pilleri teknolojisinde kullanılabilecek bir gelişmeye imza atmayı başardı. Bu eksitonların kimyasal reaksiyonları başlatabilme yeteneklerinden dolayı kimya sanayiinde fotokatalitik süreçlerde ve hatta sensör ve görüntüleme teknolojilerinde de kullanılabileceği belirtildi.

İntramoleküler singlet fizyonu araştırmayı yürüten ekip ve dünya genelinde başka araştrmacılar tarafından uygulanmış ancak üretilen eksitonlar ya çok yavaş biçimde oluşmuş ya da çok kısa ömürlü olduğu için kullanım verimliliği göstermemişti.

Mevcut araştırmada ilk kez tekli fizyon ile çok uzun süre yaşayabilen iki eksitonun üretilmesi sağlandı. Yine bir sonraki adım olarak bu eksitonların moleküller ile temasa geçtiğinde nasıl bir davranış sergilediği ve cihaz teknolojilerinde bunun ne gibi uygulama alanlarının olabileceğine dair araştırmalar için yeni kapılar açtığını söylemek yanlış olmaz.

Araştırma ekibinin dizayn stratejisi bilimsel araştırmaların ve teknolojinin birbirinden farklı ve şu an henüz fark edemediğimiz birçok alanında oldukça kullanışlı ve verimli bir teknik olarak kullanılabilecek gibi görünüyor.