Illustrazione schematica della generazione di due fotoni di energia inferiore (½h) quando l'alogenuro di bismuto organico-inorganico è illuminato da un fotone ad alta energia (h). I due cluster sono le subunità del materiale cristallino sfuso preparato tramite l'elaborazione in soluzione. La generazione di due fotoni da uno comporta il trasferimento di energia tra due cluster vicini e due processi di rilassamento. Credito:Università di St Andrews
Un nuovo studio condotto da ricercatori dell'Università di St Andrews potrebbe annunciare un importante progresso nello sviluppo delle celle solari.
L'uso efficiente dell'energia solare per la produzione di elettricità è considerato vitale per ridurre le emissioni di anidride carbonica, una causa del riscaldamento globale.
La ricerca di St Andrews, guidato dal professor John Irvine, ha dimostrato che le nanoparticelle atomicamente precise note come nanocluster o nanoparticelle molecolari sono in grado di tagliare un fotone ad alta energia in due a energia inferiore, che potrebbero giovare allo sviluppo del fotovoltaico di terza generazione, la conversione diretta della luce in elettricità a livello atomico.
I risultati sono pubblicati oggi (1 agosto 2017) sulla rivista scientifica Comunicazioni sulla natura .
L'efficienza di una cella solare a singola giunzione ideale è limitata al 30% per bilanciare l'assorbimento della luce e l'energia delle coppie di elettrofori eccitate. Il taglio di un fotone ad alta energia in due fotoni di quasi la metà dell'energia potrebbe offrire la prospettiva di superare il limite di efficienza in quanto aumenterà il numero di portatori di carica e l'uso efficiente dei raggi di luce ad alta energia nello spettro solare.
La generazione di due fotoni a bassa energia da uno ad alta energia è stata osservata in punti quantici e ioni lantanidi a causa del confinamento degli eccitoni e del trasporto di portatori di carica da quelli vicini.
Ora il team guidato da St Andrews ha dimostrato che i nanocluster in alogenuro di bismuto ibrido organico-inorganico possono essere utilizzati anche per la scissione di un fotone ad alta energia con i nanocluster e questo potrebbe portare progressi nelle celle solari poiché sono disposte in una massa cristallina materiale che può essere elaborato dalla soluzione.
Il professor Irvine ha dichiarato:"Si prevede che questo studio stimolerà lo studio su materiali con nanocluster o materiali ibridi organico-inorganici a bassa dimensione per dispositivi fotonici e questa subunità atomica precisa in materiali cristallini potrebbe facilitare la preparazione e l'elaborazione di particelle di dimensioni nanometriche. in quanto sono controllati dalla struttura cristallina intrinseca del materiale."
