İqlim dəyişikliyinin zərərli təsirlərinin şahidi olduğumuz üçün bərpa olunan enerjiyə sürətli keçid ehtiyacı daha da aktuallaşır. Bərpa olunan enerjinin ən səmərəli formalarından biri olan günəş enerjisi günəş panellərinin tikinti blokları olan günəş batareyaları tərəfindən istehsal olunur. Bu elektron cihazlar işığın enerjisini elektrik enerjisinə çevirmək üçün yarımkeçiricilərdən istifadə edir, bu prosesə fotovoltaik effekt deyilir.

Ənənəvi günəş batareyaları çıxış gərginliyi və çevrilmə səmərəliliyində əsas məhdudiyyətlərə malikdir. Son illərdə çox diqqəti cəlb edən kütləvi fotovoltaik effekt adlanan fenomen belə məhdudiyyətlər olmadan yüksək səmərəli günəş enerjisinin çevrilməsinə imkan verə bilər. Bununla belə, kütləvi fotovoltaik effektin əsas fizikası tam başa düşülməmişdir.

Bu təsir kvant hadisələrindən yaranır və elektronların asimmetrik foto həyəcanlandırma davranışını əhatə edir və bu, adətən boşluq-inversiya simmetriyası ilə sistemdə yaranan yerdəyişmə cərəyanı adlanan sabit elektrik yük axınına səbəb olur.

Başqa bir cərəyan zamanın əks simmetriyasında fasilə olduqda və ya zamanın axını tərsinə çevrildikdə fiziki qanunların simmetriyası olduqda maddiləşir. Maqnit materiallarında zamanın əks simmetriyası pozulduğu üçün maqnit sistemlərində kütləvi fotovoltaik effektlə bağlı yeni effektlərin yaranması gözlənilir, lakin bu sistemlərin bir çox aspektləri həm nəzəri, həm də eksperimental olaraq izah olunmamış qalır.

Bu, Kyoto Universitetində tədqiqatçılar qrupunu bu yeni hadisələri müşahidə etməyə sövq etdi və onlardan fəza və zamanın əks simmetriyasına nəzarətdə texniki çətinlikləri aradan qaldırmağı tələb etdi. Onların məqaləsi Nature Communications jurnalında dərc olunub .

Komanda birqat ikiölçülü yarımkeçirici və hetero-interfeysdə pozulmuş məkan və zamanın əks simmetriyasını təqlid etmək üçün nəzərdə tutulmuş maqnit qatlı materialı olan yeni süni heterostruktur cihazı yaratdı.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1750839991&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-artificial-heterostructure-tunable-photovoltaic-effect.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMjAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTIwIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTIwIl0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1750839990955&bpp=1&bdt=103&idt=48&shv=r20250617&mjsv=m202506170101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750839894%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750839894%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1750839894%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=5289977468396&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2051&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31093091%2C42532523%2C95332927%2C95353386%2C95362436%2C95362655%2C95364338%2C95344787%2C95359265%2C95364336%2C95364390&oid=2&pvsid=4427306032708610&tmod=1131292947&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=180

Komanda öz cihazı ilə xarici maqnit sahəsi tətbiq etdikləri temperaturu və fırlanma istiqamətini dəyişdirərək işıq işığı altında cərəyan-gərginlik xüsusiyyətlərini ölçdü . Nəticələr göstərir ki, komandanın cihazı yeni nəsil fotovoltaik qurğular üçün son dərəcə perspektivli material platforması olan maqnit inyeksiya cərəyanının yeni kütləvi fotovoltaik effektini göstərir.

Müəllif Kazunari Matsuda deyir: “Tədqiqatımız göstərdi ki, məkan və zamanın əks simmetriyası süni strukturlar tərəfindən çevik şəkildə idarə oluna bilər, müxtəlif optik reaksiyalar və indiyə qədər görülməmiş cari nəsil imkan verir”.

Xüsusilə, komanda maqnit inyeksiya cərəyanının xarici maqnit sahəsi ilə idarə oluna biləcəyini nümayiş etdirdi ki, bu da təkcə günəş batareyalarında deyil, həm də optik sensorlar, spintronika və enerji yığan cihazlar kimi texnologiyalarda yeni tətbiqlərə səbəb olacağı gözlənilir.

Bundan əlavə, bu tədqiqat göstərir ki, yerdəyişmə cərəyanı və maqnit inyeksiya cərəyanı birlikdə mövcud ola bilər və bu, əvvəlkindən daha səmərəli və çoxfunksiyalı fotovoltaik sistemləri inkişaf etdirməyə imkan verir.

“Tədqiqatlarımız göstərir ki, maqnit sistemlərində gələcək nəsil günəş hüceyrələrinin inkişafı üçün böyük potensial var ” dedi Matsuda.

Daha çox məlumat: Shuichi Asada et al, P- və T-simmetriya pozulmuş sistemi ilə monolayer yarımkeçirici və laylı maqnit material hetero-interfeysdə qeyri-xətti fotovoltaik effektlər, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-58918-9

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Kyoto Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir