Forskare har experimentellt verifierat en teori som tyder på att heta elektroner kan fördubbla solcellens produktion. Forskarna, från Boston College, har byggt solceller som framgångsrikt använder heta elektroner för att öka cellernas effektutgång. Även om effektökningen är liten, konceptet kan leda till solceller som bryter konventionella effektivitetsgränser.

Michael Naughton, fysikprofessor vid Boston College, och andra har designat en ultratunn (15 nanometer tjock) solcell, vilka heta elektroner snabbt kan passera igenom innan de kyls. I konventionella, tjockare solceller, bara de "svalare" elektroner med lägre energi som har längre våglängder kan passera igenom.

När en konventionell solcell absorberar en högenergifoton, den producerar en het elektron som snabbt tappar mycket av sin energi som värme innan den kan passera genom cellen och användas för att generera elektricitet. Även om solceller kan utformas för att absorbera foton med hög energi och använda heta elektroner, de kan inte heller absorbera lågenergifoton. Den nya solcellsdesignen, dock, kan absorbera båda.

Teoretiskt sett solceller som kan absorbera varma och svala elektroner kan nästan fördubbla sin energieffektivitet. Konventionella solceller kan omvandla högst cirka 35% av solljusenergin till elektricitet, och resten slösas bort som värme. Genom att absorbera de heta elektronerna, solceller kan uppnå effektivitet på upp till 67%, enligt en artikel i MIT:s Technology Review. Genom att fördubbla effektiviteten, kostnaden för solenergi kan halveras.

Det finns fortfarande utmaningar med de nya ultratunna solcellerna, dock. Eftersom de är så tunna, det mesta av ljuset passerar genom dem, så de omvandlar bara cirka 3% av inkommande ljus till elektricitet. Men tidigare forskning har visat att tillägg av nanotrådar till solcellerna kan tillåta dem att absorbera mer ljus samtidigt som de håller ett kort reseavstånd för elektronerna. Dessutom, forskarna undersöker att införliva kvantprickar i nanotrådarna för att öka antalet elektroner som samlas in från det absorberade ljuset.

© 2009 PhysOrg.com