Utilizzando due tipi di punti quantici "designer", i ricercatori stanno creando finestre solari a doppio pannello che generano elettricità con maggiore efficienza e creano ombreggiamento e isolamento per buona misura. Tutto è reso possibile da una nuova architettura della finestra che utilizza due diversi strati di punti quantici a basso costo sintonizzati per assorbire diverse parti dello spettro solare.

"A causa delle ottime prestazioni che possiamo ottenere con un basso costo, materiali processabili in soluzione, queste finestre a doppio pannello basate su punti quantici e concentratori solari luminescenti ancora più complessi offrono un nuovo modo per ridurre il costo dell'elettricità solare, " ha affermato il ricercatore capo Victor Klimov. "L'approccio integra la tecnologia fotovoltaica esistente aggiungendo collettori di luce solare ad alta efficienza ai pannelli solari esistenti o integrandoli come finestre semitrasparenti nell'architettura di un edificio".

La chiave di questo progresso è la "suddivisione dello spettro solare, " che consente di elaborare separatamente fotoni solari a energia più alta e più bassa. I fotoni a energia più alta possono generare una fototensione più elevata, che potrebbe aumentare la potenza complessiva. Questo approccio migliora anche la fotocorrente poiché i punti utilizzati nello strato anteriore sono praticamente "senza riassorbimento".

Per realizzare questo, il team di Los Alamos incorpora nei punti quantici ioni di manganese che fungono da impurità altamente emissive. La luce assorbita dai punti quantici attiva queste impurità. Dopo l'attivazione, gli ioni manganese emettono luce ad energie inferiori all'inizio dell'assorbimento del punto quantico. Questo trucco permette di eliminare quasi completamente le perdite dovute all'autoassorbimento da parte dei punti quantici.

Per trasformare una finestra in un collettore solare tandem luminescente, il team di Los Alamos deposita uno strato di punti quantici drogati con manganese altamente emissivi sulla superficie del pannello di vetro anteriore e uno strato di punti quantici di seleniuro di rame-indio sulla superficie del pannello posteriore. Lo strato anteriore assorbe le porzioni blu e ultravioletta dello spettro solare, mentre il resto dello spettro viene raccolto dallo strato inferiore.

Dopo l'assorbimento, il punto riemette un fotone a una lunghezza d'onda maggiore, e quindi la luce riemessa viene guidata per riflessione interna totale ai bordi di vetro della finestra. Là, le celle solari integrate nel serramento raccolgono la luce e la convertono in elettricità.