Tre til prisen for én -- mobile elektroner multipliceret i kvanteprikfilm

Forskere fra Opto-electronic Materials-sektionen ved Delft University of Technology i Holland og Toyota Europe har vist, at flere mobile elektroner kan produceres ved absorption af en enkelt lyspartikel i film af koblede kvanteprikker. Disse multiple elektroner kan høstes i solceller med øget effektivitet. Forskerne offentliggjorde deres resultater i oktoberudgaven af ​​det videnskabelige tidsskrift Nano bogstaver .

En måde at øge effektiviteten af ​​billige solceller på er brugen af ​​halvledernanopartikler, også kaldet kvanteprikker. I teorien, effektiviteten af ​​disse celler kan øges til 44%. Dette skyldes en interessant effekt, der effektivt sker i disse nanopartikler:bærermultiplikation. I de nuværende solceller, en absorberet lyspartikel kan kun excitere én elektron, mens en lyspartikel i en kvantepunktsolcelle kan excitere flere elektroner. Multiplicering af antallet af elektroner resulterer i en forøgelse af strømmen i solceller, øge den samlede effektkonverteringseffektivitet.

Bærere multiplikation

For flere år siden blev det påvist, at bærermultiplikation er mere effektiv i kvanteprikker end i traditionelle halvledere. Som resultat, disse kvanteprikker er i øjeblikket stærkt undersøgt over hele verden til brug i solceller. Et problem ved brug af bærermultiplikation er, at de producerede ladninger kun lever meget kort tid (omkring 0,00000000005 s), før de kolliderer med hinanden og forsvinder via en henfaldsproces kendt som Auger-rekombination. Den største aktuelle udfordring er at bevise, at det stadig er muligt at gøre noget nyttigt med dem.

Mobilafgifter

Forskerne fra Delft har nu påvist, at selv denne meget korte tid er lang nok til at adskille de mange elektroner fra hinanden. De fremstillede film af kvanteprikker, hvor elektronerne kan bevæge sig så effektivt mellem kvanteprikkerne, at de bliver frie og mobile inden den tid, det tager at forsvinde via Auger-rekombination. I disse film dannes op til 3,5 frie elektroner pr. absorberet lyspartikel. På denne måde disse elektroner overlever ikke kun, de er i stand til at bevæge sig frit gennem materialet for at være tilgængeligt til opsamling i en solcelle.