17 feb. 1999
1 minuut
In films van gekoppelde kwantumdots kunnen meerdere mobiele elektronen worden vrijgemaakt door de absorptie van maar één enkel lichtdeeltje. Deze extra elektronen kunnen worden gebruikt in zonnecellen met een sterk verhoogd rendement. Dat tonen onderzoekers van de afdeling Opto-electronic Materials van de TU Delft en Toyota Europe aan in de oktoberuitgave van het wetenschappelijk tijdschrift Nano Letters.
Een mogelijke manier om het rendement van goedkopere zonnecellen te verhogen, is door gebruik te maken van halfgeleider-nanodeeltjes, kwantumdots. Het rendement kan dan theoretisch oplopen tot 44%. Dit komt onder meer door een interessant effect dat efficiënt optreedt in deze nanodeeltjes: ladingsvermenigvuldiging. In de zonnecellen van nu kan een geabsorbeerd lichtdeeltje slechts één elektron wegschieten, terwijl in een kwantumdot-zonnecel een lichtdeeltje meer elektronen in beweging kan zetten. Hoe meer elektronen er worden vrijgemaakt, hoe meer stroom er gegenereerd kan worden, en des te hoger het rendement van de zonnecel.
Ladingsvermenigvuldiging
Een aantal jaar geleden was al aangetoond dat ladingsvermenigvuldiging efficiënter is in kwantumdots dan in traditionele halfgeleiders. Dit heeft geleid tot intensief wereldwijd onderzoek naar het gebruik van kwantumdots in zonnecellen. Eén van de grootste problemen tot nu toe, was dat de extra geproduceerde ladingen maar een hele korte levensduur hadden (ongeveer 0,00000000005 s) voordat ze botsen en verdwijnen via een vervalproces genaamd Auger-recombinatie. De grote uitdaging was te bewijzen dat het nog steeds mogelijk is om er iets nuttigs mee te doen.
Mobiele ladingen
De Delftse onderzoekers hebben nu aangetoond dat zelfs deze heel korte tijd voldoende is om de elektronen van elkaar te scheiden. Ze maakten films van kwantumdots waarin de elektronen zo efficiënt bewegen tussen de deeltjes dat ze vrijgemaakt worden voordat ze vervallen via Auger recombinatie. In deze films worden tot wel 3,5 vrije elektronen gemaakt per geabsorbeerd lichtdeeltje. Deze elektronen overleven niet alleen, ze zijn ook nog in staat vrij door het materiaal te bewegen, wat het mogelijk maakt ze in een zonnecel te gebruiken.
Lees het volledige artikel op de website van Nano Letters
Anderen lazen ook
