(Phys.org) - Att få blues är sällan en önskvärd upplevelse - om du inte är en solcell, det är.

Forskare vid U.S. Department of Energy's Argonne National Laboratory och University of Texas i Austin har tillsammans utvecklat en ny, billigt material som har potential att fånga och omvandla solenergi - särskilt från den blåare delen av spektrumet - mycket mer effektivt än någonsin tidigare.

De flesta enkla solceller hanterar dessa blåaktiga nyanser av det elektromagnetiska spektrumet ineffektivt. Detta beror på att blå fotoner - inkommande ljuspartiklar som träffar solcellen - faktiskt har överskott av energi som en konventionell solcell inte kan fånga.

"Fotoner av olika energier sparkar upp elektroner i olika mängder, "sade University of Texas professor Brian Korgel." Vissa fotoner kommer in med mer energi än cellen är optimerad att hantera, och så förloras mycket av den energin som värme. "

På grund av denna begränsning, forskare hade ursprungligen trott att enkla solceller aldrig skulle kunna omvandla mer än cirka 34 procent av inkommande solstrålning till elektricitet. Dock, för ungefär ett decennium sedan, forskare såg potentialen för en enda högenergifoton att stimulera flera "excitoner" (par av en elektron och en positivt laddad partner kallad "hål") istället för bara en. "Det här var en mycket spännande upptäckt, men vi var fortfarande skeptiska till att vi kunde få ut elektronerna ur materialet, "Sa Korgel.

I deras studie, Korgel och hans team använde specialiserad spektroskopisk utrustning vid Argonnes Center for Nanoscale Materials för att titta på multiexcitongenerering i kopparindium selenid, ett material nära besläktat med en annan mer vanligt producerad tunnfilm som håller rekordet för den mest effektiva tunnfilmshalvledaren. "Detta är en av de första studierna av multipel excitongenerering i ett så bekant och billigt material, "sa argonne nanovetenskaparen Richard Schaller.

"Argonnes spektroskopiska tekniker spelade en avgörande roll för upptäckten av multiexcitonerna, "Sa Korgel." Den här typen av mätningar kan inte göras många ställen. "

För att avsätta tunna filmer av det nanokristallina materialet, forskarna använde en process som kallas "fotonisk härdning, "vilket innebär uppdelning av en sekund upp och nedkylning av materialets översta lager. Denna härdningsprocess förhindrar inte bara smältning av glaset som innehåller nanokristaller, men förångar också organiska molekyler som hämmar extraktion av flera excitoner.

Även om studien mest bevisar att effektivitetshöjningen från multipel exciton-extraktion är möjlig i massproducerbara material, det största hindret blir att införliva dessa material i verkliga verkliga enheter.

"Den heliga graalen i vår forskning är inte nödvändigtvis att öka effektiviteten så högt som de teoretiskt kan gå, utan snarare att kombinera effektivitetsökningar till den typ av storskalig utskrifts- eller bearbetningsteknik som kan hjälpa oss att sänka kostnaderna, "Sa Korgel.