日本九州大学与德国美因茨约翰内斯·古腾堡大学的联合研究团队，采用创新的“自旋翻转”发射器，实现了130%的量子产率，突破了太阳能转换的物理极限。这项成果显示，太阳能系统可以产生比吸收光子数量更多的能量载体，为提升光伏效率开辟了新途径。

长期以来，太阳能技术受限于肖克利-奎塞尔极限，传统电池中一个光子仅能激发一个电子，高能光子的多余能量往往以废热形式散失。新方法基于单线态裂变（SF）机制，将单个高能单线态激子分裂为两个较低能的三线态激子，理论上实现一个光子完成两个光子的工作。

单线态裂变的概念虽已存在，但捕获倍增激子一直面临挑战，因为福斯特共振能量转移（FRET）过程常导致能量损失。研究团队开发了一种钼基金属配合物作为“自旋翻转”发射器，通过翻转电子自旋实现自旋对齐，选择性收集裂变产生的三线态能量，避免了FRET的干扰。

“因此，我们需要一个能量受体，在裂变后选择性捕获倍增的三线态激子，”九州大学副教授佐佐木洋一在新闻稿中解释道。该团队将配合物与并四苯材料配对，在溶液环境中实现了130%的量子产率，意味着每吸收一个光子，约1.3个钼配合物被激发。

传统太阳能电池的量子产率上限为100%，而单线态裂变方法已实现130%，理论极限可达200%，同时保持了低热损失。目前，研究人员正致力于将技术从溶液环境过渡到固态，目标整合到太阳能电池、LED和量子计算机中。

如果成功应用，这项技术有望开发出超高效率光伏面板，从相同阳光中产生更多电力，加速全球能源转型。合作由美因茨JGU的交换生阿德里安·绍尔发起，结合了德国材料研究与日本团队的技术专长。