I ricercatori della sezione Materiali optoelettronici della Delft University of Technology nei Paesi Bassi e di Toyota Europe hanno dimostrato che diversi elettroni mobili possono essere prodotti dall'assorbimento di una singola particella di luce in pellicole di punti quantici accoppiati. Questi elettroni multipli possono essere raccolti in celle solari con maggiore efficienza. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati nel numero di ottobre della rivista scientifica Nano lettere .

Un modo per aumentare l'efficienza delle celle solari a basso costo è l'uso di nanoparticelle di semiconduttori, chiamati anche punti quantici. In teoria, l'efficienza di queste celle può essere aumentata al 44%. Ciò è dovuto a un effetto interessante che si verifica in modo efficiente in queste nanoparticelle:la moltiplicazione dei portatori. Nelle attuali celle solari, una particella di luce assorbita può eccitare solo un elettrone, mentre in una cella solare a punti quantici una particella di luce può eccitare diversi elettroni. Moltiplicando il numero di elettroni si ottiene un aumento della corrente nelle celle solari, aumentando l'efficienza complessiva di conversione della potenza.

Moltiplicazione del vettore

Diversi anni fa è stato dimostrato che la moltiplicazione dei portatori è più efficiente nei punti quantici rispetto ai semiconduttori tradizionali. Di conseguenza, questi punti quantici sono attualmente ampiamente studiati in tutto il mondo per l'uso nelle celle solari. Un problema con l'utilizzo della moltiplicazione dei portatori è che le cariche prodotte vivono solo per un tempo molto breve (circa 0,00000000005 s) prima di entrare in collisione tra loro e scomparire tramite un processo di decadimento noto come ricombinazione Auger. La principale sfida attuale è dimostrare che è ancora possibile fare qualcosa di utile con loro.

Tariffe mobili

I ricercatori di Delft hanno ora dimostrato che anche questo brevissimo tempo è abbastanza lungo da separare gli elettroni multipli l'uno dall'altro. Hanno preparato pellicole di punti quantici in cui gli elettroni possono spostarsi in modo così efficiente tra i punti quantici da diventare liberi e mobili prima del tempo necessario per scomparire tramite la ricombinazione Auger. In questi film vengono creati fino a 3,5 elettroni liberi per particella di luce assorbita. In questo modo, questi elettroni non solo sopravvivono, sono in grado di muoversi liberamente attraverso il materiale per essere disponibile per la raccolta in una cella solare.