När det gäller att förbättra solcellernas effektivitet, en grupp professorer vid University of Wyoming har upptäckt ett sätt att göra det genom att tillsätta manganatomer - en alternativ metall - till blandningen. Gör så, de hittade, ökar solcellens energiomvandling dramatiskt med i genomsnitt 300 procent och, i vissa fall, upp till 700 procent.

Detta forskningsresultat kan användas i framtiden för att hjälpa Wyoming -bönder och ranchers att få tillgång till elkraft i avlägsna områden som är viktiga för staten för att hjälpa grödor och boskap, att öka användningen av elbilar i storstäder, som Los Angeles, i ett försök att minska smog där.

Jinke Tang och Yuri Dahnovsky, båda UW -professorerna vid Institutionen för fysik och astronomi; TeYu Chien, en biträdande professor i fysik och astronomi; och Wenyong Wang, docent i fysik och astronomi, skrev en forskningsartikel, som publicerades i Tillämpad fysikbokstäver förra hösten. Pappret, med titeln "Giant Photocurrent Enhancement by Transition Metal Doping in Quantum Dot Sensitized Solar Cells, "blev nyligen uppmärksammad igen, i april, av Department of Energy's (DOE) Office of Basic Energy Sciences.

Forskningen finansierades av DOE, Office of Basic Energy Sciences, som en del av det upprättade programmet för att stimulera konkurrenskraftig forskning (EPSCoR).

"De brukar lyfta fram den forskning som finansieras av dem, "Säger Chien." De väljer viktiga prestationer och markerar dem. "

Office of Basic Energy Sciences stöder grundforskning för att förstå, förutsäga och, i sista hand, styr materia och energi på elektroniken, atom- och molekylnivåer för att ge grunden för ny energiteknik och för att stödja DOE -uppdrag inom energi, miljö och nationell säkerhet.

"Vi lade till PbS -kvantpunkten med 4 procent manganatomer. Våra förväntningar var en 4 -procentig ökning av solenergi, "Säger Dahnovsky." Vi hade en ökning med 700 procent. Det är väldigt ovanligt. "

Dahnovsky säger att det är ovanligt eftersom elektroner "tunnlar" mellan mangan- och zinkatomer gör det mycket lättare än mellan bly- och zinkatomer som ligger vid gränssnittet mellan en kvantpunkt och en halvledare.

Jakten på högeffektiva solceller har lett till sökandet efter nya material, som mangan, att ersätta traditionellt kisel som används för sensibiliseringsmedel och fotoledare — oxid — elektroder.

Detta kan leda till en teknisk revolution för vissa industriella tillämpningar, Dahnovsky och Chien säger båda.

Praktiska användningsområden för ökade solceller inkluderar effektivare solpaneler till en lägre kostnad för hus och andra strukturer; om den kombineras med bärbara enheter, som iPhones, iPads och datorer, solceller kan hålla dem drivna mycket längre innan de behöver laddas; och låta elbilar resa längre innan de behöver stanna vid en laddningsstation, vilket kan göra att köpa en elbil till ett mer livskraftigt alternativ, Säger Chien.

Dahnovsky tillägger att vetenskapen också kan hjälpa Wyoming, som sprids ut, avlägset och har områden som saknar elektricitet. Till exempel, han säger att en flock nötkreatur som flyttar från en plats till en annan för att beta kan ligga långt från el.

"En bonde kan behöva en vattenpump i ett avlägset område för att vattna sina boskap, "säger han." Om det inte finns någon elektricitet, han kan använda solceller för att driva vattenpumpen. "

Chien säger att bönder också kan använda soldrivna sensorer som kan mäta ljus, fuktighet, syre och temperatur i deras grödor.