Naukowcy z Uniwersytetu Cambridge ogłosili znaczący postęp w dziedzinie zrównoważonej energetyki. Odkrycie, upublicznione 15 października 2025 roku, dotyczy nieznanego wcześniej mechanizmu kwantowego, który działa w półprzewodniku organicznym. Ta innowacja może radykalnie uprościć i obniżyć koszty produkcji paneli słonecznych. Istota przełomu polega na tym, że specyficzna cząsteczka organiczna wykazuje niemal idealną konwersję energii świetlnej w elektryczną. Wykorzystuje ona zachowanie kwantowe, które dotychczas było przypisywane wyłącznie nieorganicznym tlenkom metali.
Zespół badawczy, składający się ze specjalistów z wydziałów chemii i fizyki, skoncentrował swoje wysiłki na organicznym półprzewodniku spinowo-rodnikowym o nazwie P3TTM. Kluczową cechą tego związku jest obecność pojedynczego niesparowanego elektronu w każdej cząsteczce, co nadaje mu unikalne właściwości magnetyczne i elektryczne. Kiedy cząsteczki P3TTM tworzą cienką warstwę, ich swobodne elektrony zaczynają oddziaływać w uporządkowany sposób. To zjawisko przypomina koncepcję izolatora Motta-Hubbarda, która jest fundamentalna dla fizyki materii skondensowanej.
Profesor Sir Richard Friend i jego współpracownicy, w tym profesor Hugo Bronstein, zaobserwowali, że absorpcja fotonu inicjuje „przeskok” jednego elektronu do sąsiedniej cząsteczki. Ten proces w naturalny sposób generuje parę przeciwnych ładunków – dodatni i ujemny. Ładunki te mogą być następnie efektywnie ekstrahowane w postaci prądu elektrycznego. To odkrycie eliminuje fundamentalne ograniczenie, które było charakterystyczne dla tradycyjnych organicznych ogniw fotowoltaicznych. Wymagały one bowiem skomplikowanej struktury „kanapkowej” złożonej z donora i akceptora elektronów, aby skutecznie rozdzielić ładunki.
Eksperymentalne ogniwo słoneczne, skonstruowane w oparciu o cienką warstwę P3TTM, wykazało sprawność konwersji bliską stu procentom. Oznacza to, że praktycznie każdy zaabsorbowany foton został przekształcony w użyteczny ładunek elektryczny. Ten wynik otwiera drogę do produkcji paneli słonecznych, które będą prostsze, lżejsze i bardziej dostępne ekonomicznie. Odkrycie ma również wymiar symboliczny, gdyż zbiegło się w czasie z okresem bliskim 120. rocznicy urodzin Sir Nevilla Motta, którego prace stanowią podstawę rozumienia interakcji elektronowych w ciałach stałych.
Naukowcy postrzegają to osiągnięcie nie tylko jako techniczne ulepszenie, ale jako realną szansę na szersze wdrożenie rozwiązań słonecznych w kontekście globalnej transformacji w kierunku odnawialnych źródeł energii. Nowy, samowystarczalny mechanizm ma potencjał, by przewyższyć dotychczasowe rekordowe sprawności dla modułów organicznych. Otwiera to horyzonty dla stworzenia elastycznych, cienkich i uniwersalnych źródeł energii, które można by zintegrować praktycznie z każdą powierzchnią, przyspieszając tym samym rewolucję energetyczną.