Forskere opdager teknik til at forbedre solcelleteknologien

Et tværfagligt team af forskere ved Naval Research Laboratory har opdaget en måde at skræddersy nanostrukturer, der kan resultere i lave omkostninger, højeffektive solceller. Undersøgelsen vises i den 10. august, 2011 udgave af tidsskriftet Nano bogstaver .

Teknologien bag optoelektroniske enheder, der i øjeblikket er i brug, er blevet begrænset af det faktum, at en enkelt foton absorberet af en halvleder resulterer i skabelsen af ​​et enkelt elektron-hul-par, eller exciton. NRL-forskerne har fundet ud af, at ændring af formen af ​​PbSe (blyselenid) nanostrukturer forbedrer en nedkonverteringsproces kendt som multiple exciton generation. For at opnå dette, holdet bruger aflange (cigarformede) nanorods i stedet for sfærisk symmetriske (kuglelignende) nanokrystaller.

I modsætning til den nuværende optoelektroniske teknologi, der er afhængig af et enkelt elektron-hul-par pr. foton, ved generering af flere excitoner bruges den overskydende energi fra den "varme" exciton til at excitere en anden elektron over båndgabet, hvilket resulterer i dannelsen af ​​to eller flere excitoner pr. foton. NRL-teamets opdagelse af, at denne proces er betydeligt mere effektiv i de langstrakte nanorod-strukturer, giver en ny vej til at øge effektiviteten af ​​solceller i forhold til nuværende state-of-the-art enheder.

Disse aflange strukturer er de mest effektive fotonenergi-nedkonvertere, der er kendt. Som resultat, dette materialesystem giver mulighed for at høste solenergi ekstremt effektivt. Ud over, synteseprocessen er lav pris, hvilket ville gøre disse solceller meget billige, og materialerne er kompatible med opløsningsbehandling af enheder på fleksible underlag. Mulige fremtidige anvendelser, der opstår fra denne teknologi udover fotovoltaiske celler, kunne omfatte ultrafølsomme fotodetektorer, højhastighedselektronik, lysdioder, lasere, og biologiske mærker.

Forskerholdet består af Dr. Paul Cunningham, Janice Boercker, Matthew Lumb, Joseph Tischler, og Joseph Melinger fra NRL's Electronics Science and Technology Division; og Drs. Edward Foos og Anthony Smith fra NRL's Chemistry Division.