太陽電池は現在一般的な光景になっていますが、電気に変換できる光の種類に制約されています。標準的なソーラーパネルは目に見える光を効果的にキャプチャできますが、大量の太陽のエネルギーは視界のない紫外線範囲にあり、これらの細胞は効率的に利用できません。
研究者は、ジャーナルScienceに掲載された論文で、酸化ベータガリウム（β-GA2O3）と呼ばれる特定の半導体材料が効率的なアップコンバージョン特性を示し、複数の低エネルギー光子を単一の高エネルギー光子に変換することを実証しました。このプロセスにより、材料は可視光とUV光の両方をキャプチャし、すべてを使用可能なエネルギーに変換できます。
ケンブリッジ大学のポスドク研究者であり研究の主著者であるジンジン・リー博士は、「この素材を非常にユニークなものにしているのは、室温で効率的なアップコンバージョンを達成できることです。つまり、実用的な太陽電池デバイスに統合できることです」
研究者は、プロトタイプデバイスを構築し、そのパフォーマンスを広く使用されている材料シリコンで作られた従来の太陽電池と比較することにより、材料の有効性を実証しました。 β-Ga2O3細胞は、電力生産の20％の増加を示し、より広いスペクトルの日光を捕らえて変換する能力を強調しました。
ケンブリッジ大学キャベンディッシュ研究所のリチャード・フレンド教授と研究の上級著者は、この発見の潜在的な影響を強調しました。 「私たちの仕事は、日光の潜在能力を完全にロックする上での重要な前進を表しています」と彼は言いました。 「目に見えないUVスペクトルの力をキャプチャすることにより、より効率的で費用対効果の高いソーラーパネルのための新しい可能性を開きます。」
研究チームは現在、半導体の特性を改良し、アップコンバージョンプロセスの効率をさらに最適化することに焦点を当てています。彼らは、彼らの技術が次世代の太陽電池に広く組み込まれ、太陽光発電システムの効率に革命をもたらす可能性があると考えています。
エネルギーの需要と環境への懸念の増加に直面している世界では、日光の力を活用することにおけるこの進歩は、持続可能で効率的なエネルギー生産に対する計り知れない約束を抱えています。
