La ricerca mostra che le celle a energia solare di nuova concezione potrebbero presto superare la tecnologia fotovoltaica convenzionale. Gli scienziati del National Renewable Energy Laboratory (NREL) hanno dimostrato la prima cella solare con efficienza quantica esterna (EQE) superiore al 100% per i fotoni con energie nella gamma solare. (L'EQE è la percentuale di fotoni che vengono convertiti in elettroni all'interno del dispositivo.) I ricercatori presenteranno i loro risultati all'AVS 59th International Symposium and Exhibition, tenutosi dal 28 ottobre al novembre 2, a Tampa, Fla.
Mentre i semiconduttori tradizionali producono solo un elettrone da ogni fotone, materiali cristallini di dimensioni nanometriche come i punti quantici evitano questa restrizione e vengono sviluppati come materiali fotovoltaici promettenti. Un aumento dell'efficienza deriva dai punti quantici che raccolgono energia che altrimenti andrebbe persa sotto forma di calore nei semiconduttori convenzionali. La quantità di perdita di calore viene ridotta e l'energia risultante viene incanalata nella creazione di più corrente elettrica.
Sfruttando la potenza di un processo chiamato generazione di eccitoni multipli (MEG), i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che in media, ogni fotone blu assorbito può generare fino al 30% in più di corrente rispetto a quanto consentito dalla tecnologia convenzionale. MEG funziona suddividendo in modo efficiente e utilizzando una porzione maggiore dell'energia nei fotoni a energia più elevata. I ricercatori hanno dimostrato un valore EQE del 114 percento per fotoni da 3,5 eV, dimostrando la fattibilità di questo concetto in un dispositivo funzionante.
Giuseppe Lutero, uno scienziato senior al NREL, crede che la tecnologia MEG sia la giusta direzione. "Dal momento che l'attuale tecnologia delle celle solari è ancora troppo costosa per competere completamente con le fonti di energia non rinnovabili, questa tecnologia che impiega MEG dimostra che il modo in cui scienziati e ingegneri pensano alla conversione dei fotoni solari in elettricità è in continua evoluzione, " Ha detto Luther. "Ci può essere la possibilità di aumentare notevolmente l'efficienza di un modulo, il che potrebbe tradursi in pannelli solari molto più economici delle fonti energetiche non rinnovabili".
