Forskare från Opto-electronic Materials-sektionen vid Delft University of Technology i Nederländerna och Toyota Europe har visat att flera mobila elektroner kan produceras genom absorption av en enda ljuspartikel i filmer av kopplade kvantprickar. Dessa multipla elektroner kan skördas i solceller med ökad effektivitet. Forskarna publicerade sina resultat i oktobernumret av den vetenskapliga tidskriften Nanobokstäver .

Ett sätt att öka effektiviteten hos billiga solceller är användningen av halvledarnanopartiklar, även kallad kvantprickar. I teorin, effektiviteten hos dessa celler kan ökas till 44 %. Detta beror på en intressant effekt som effektivt sker i dessa nanopartiklar:bärarförökning. I nuvarande solceller, en absorberad ljuspartikel kan bara excitera en elektron, medan en ljuspartikel i en kvantpricksolcell kan excitera flera elektroner. Att multiplicera antalet elektroner resulterar i en ökning av strömmen i solceller, öka den totala effektomvandlingseffektiviteten.

Bärarmultiplikation

För flera år sedan visades det att bärarmultiplikation är mer effektiv i kvantprickar än i traditionella halvledare. Som ett resultat, dessa kvantprickar är för närvarande kraftigt undersökta världen över för användning i solceller. Ett problem med att använda bärvågsmultiplikation är att de producerade laddningarna lever endast en mycket kort tid (cirka 0,00000000005 s) innan de kolliderar med varandra och försvinner via en sönderfallsprocess som kallas Auger-rekombination. Den största aktuella utmaningen är att bevisa att det fortfarande är möjligt att göra något användbart med dem.

Mobilavgifter

Forskarna från Delft har nu visat att även denna mycket korta tid är tillräckligt lång för att separera de multipla elektronerna från varandra. De preparerade filmer av kvantprickar där elektronerna kan röra sig så effektivt mellan kvantprickarna att de blir fria och rörliga innan den tid det tar att försvinna via Auger-rekombination. I dessa filmer skapas upp till 3,5 fria elektroner per absorberad ljuspartikel. På det här sättet, dessa elektroner överlever inte bara, de kan röra sig fritt genom materialet för att vara tillgängligt för insamling i en solcell.