Wetenschappers hebben experimenteel een theorie geverifieerd die suggereert dat hete elektronen de output van zonnecellen kunnen verdubbelen. De onderzoekers, van Boston College, hebben zonnecellen gebouwd die met succes hete elektronen gebruiken om het vermogen van de cellen te vergroten. Hoewel de vermogenstoename klein is, het concept zou kunnen leiden tot zonnecellen die conventionele efficiëntiegrenzen doorbreken.

Michael Naughton, een natuurkundeprofessor aan het Boston College, en anderen hebben een ultradunne (15 nanometer dikke) zonnecel ontworpen, waar hete elektronen snel doorheen kunnen voordat ze afkoelen. Bij conventionele, dikkere zonnecellen, alleen de "koelere" elektronen met lagere energie die langere golflengten hebben, kunnen erdoorheen.

Wanneer een conventionele zonnecel een hoogenergetisch foton absorbeert, het produceert een heet elektron dat snel veel van zijn energie als warmte verliest voordat het door de cel kan gaan en kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken. Hoewel zonnecellen kunnen worden ontworpen om hoogenergetische fotonen te absorberen en hete elektronen te gebruiken, ze zijn ook niet in staat om laagenergetische fotonen te absorberen. Het nieuwe zonnecelontwerp, echter, kan beide absorberen.

theoretisch, zonnecellen die hete en koele elektronen kunnen absorberen, zouden hun energie-efficiëntie bijna kunnen verdubbelen. Conventionele zonnecellen kunnen maximaal ongeveer 35% van de zonlichtenergie omzetten in elektriciteit, en de rest wordt verspild als warmte. Door de hete elektronen te absorberen, zonnecellen kunnen een efficiëntie tot 67% behalen, volgens een artikel in MIT's Technology Review. Door de efficiëntie te verdubbelen, de kosten van zonne-energie kunnen worden gehalveerd.

Er zijn nog uitdagingen met de nieuwe ultradunne zonnecellen, echter. Omdat ze zo dun zijn, het meeste licht gaat er doorheen, dus ze zetten slechts ongeveer 3% van het invallende licht om in elektriciteit. Maar eerder onderzoek heeft aangetoond dat het toevoegen van nanodraden aan de zonnecellen ervoor kan zorgen dat ze meer licht kunnen absorberen terwijl ze toch een korte reisafstand voor de elektronen behouden. In aanvulling, de wetenschappers onderzoeken het opnemen van kwantumstippen in de nanodraden om het aantal elektronen dat wordt verzameld uit het geabsorbeerde licht te vergroten.

© 2009 PhysOrg.com