الصفائح عبارة عن خلايا شمسية عالية الكفاءة يمكنها تحويل ما يصل إلى 40٪ من الضوء المستلم إلى طاقة كيميائية ، وهي أكثر كفاءة بكثير من الخلايا الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون والتي تتمتع بكفاءة تبلغ حوالي 15٪.
في المرحلة الأولى من عملية التمثيل الضوئي ، يتم امتصاص ضوء الشمس وتحويله إلى طاقة كيميائية مخزنة على شكل جزيئات أدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP). تحدث هذه التفاعلات على مستوى جزيئات الكلوروفيل الموجودة في أغشية الثايلاكويدات ، داخل البلاستيدات الخضراء للخلايا النباتية.
قام باحثون في جامعة سيدني بأستراليا بتصنيع جزيئات من نوع الكلوروفيل قادرة على تحويل الضوء إلى طاقة كهربائية ، أي لإعادة إنتاج المرحلة الأولى من عملية التمثيل الضوئي. يتكون التركيب الجزيئي للكلوروفيل الطبيعي من حلقة بورفيرين نيتروجينية مع أيون مغنيسيوم في مركزها. تحتوي النسخ المتماثلة الاصطناعية على أكثر من مائة بورفيرين مجمعة حول جزيء شجرة لتقليد بنية أنظمة التمثيل الضوئي الطبيعية.
أظهرت الاختبارات أن تحويل الضوء إلى طاقة كهربائية يكون أكثر كفاءة عندما لا تكون الجزيئات الاصطناعية كبيرة جدًا. يتم الحصول على أفضل النتائج بجزيئات حجمها يساوي حوالي نصف الطول الموجي للضوء الممتص ، أي ما بين 300 و 800 نانومتر في حالة الضوء المرئي.
سيؤدي دمج هذه الهياكل في الخلايا الشمسية الكهروضوئية إلى تحسين كفاءتها. يعمل الفريق الآن على صنع نماذج أولية من الخلايا تتضمن الجزيئات الاصطناعية قبل الشروع في الإنتاج التجاري للألواح الشمسية بالتعاون مع جامعة أوساكا في اليابان.