Forskare från avdelningen för kemiteknik och Kavli-institutet vid Delft University of Technology i Nederländerna har visat att elektroner kan röra sig fritt i lager av sammanlänkade halvledarnanopartiklar under påverkan av ljus. Denna nya kunskap kommer att vara mycket användbar för utvecklingen av billiga och effektiva kvantpricksolceller. Forskarna publicerade sina resultat söndagen den 25 september på den vetenskapliga tidskriftens webbplats Naturens nanoteknik.

De nuvarande solpanelerna av kristallint kisel är dyra att tillverka. Billigare solceller finns, men dessa är ineffektiva. Till exempel, en organisk solcell har en maximal verkningsgrad på 8%. Ett sätt att öka effektiviteten hos billiga solceller är användningen av halvledarnanopartiklar, kvantprickar. I teorin, effektiviteten hos dessa celler kan ökas till 44 %. Detta beror delvis på lavineffekten, demonstrerade av forskare från TU Delft och FOM Foundation 2008. I nuvarande solceller, en absorberad ljuspartikel kan bara excitera en elektron (som skapar ett elektron-hål-par), medan en ljuspartikel i en kvantpricksolcell kan excitera flera elektroner. Ju fler elektroner som exciteras, desto större effektivitet har solcellen.

Tills nu, skapandet av elektron-hålpar under påverkan av ljus visades endast inom gränserna för en kvantpunkt. För att kunna användas i solceller, det är viktigt att elektroner och hål kan röra sig. Det är detta som skapar en elektrisk ström som kan samlas upp vid en elektrod. Forskare från samma forskargrupp har nu visat att elektron-hål-paren också kan röra sig som fria laddningar mellan nanopartiklarna. För detta ändamål kopplade de ihop nanopartiklar, använder mycket små molekyler, så att de var mycket tätt samlade medan de fortfarande förblev åtskilda från varandra. Nanopartiklarna ligger så nära varandra att varje enskild ljuspartikel som absorberas av solcellen faktiskt får elektroner att röra sig.